Schallemissionsmessungen während der Durchführung von Zugversuchen an GFK-Proben

Im Rahmen der wachsenden Bedeutung alternativer Energieerzeugung stellen Rotorblätter Bauteile von besonderer Relevanz an Windenergieanlagen dar. Hier ist im bundesdeutschen Durchschnitt alle 4 Jahre mit einem Strukturversagen zu rechnen. Am IKTS wurde ein Messsystem entwickelt, das mit Hilfe von speziellen piezoelektrischen Sensoren die durch Belastungen bzw. Schäden in der Struktur hervorgerufenen Schallemissionssignale aufzeichnen kann. Diese Ultraschallereignisse werden über die Zeit gesammelt, eine Häufigkeitsverteilung ermittelt und hieraus ein Schadensfortschritt abgeleitet. Aufgrund der Blitzschutzproblematik in den Rotorblättern geschieht die Energie- und Datenübertragung zwischen Sensoren und Basisstation an der Blattwurzel über eine optische Verkabelung. Die Interpretation der so gewonnen Daten stellt nach wie vor eine große Herausforderung dar, da die Schallemissionsereignisse den Schadensmechanismen zugeordnet werden sollen. Dafür sind grundlegende Untersuchungen zu Schallemissionsparametern wie Frequenzgehalt, Signalenergie und Signallänge notwendig, die im Rahmen eines von der SAB geförderten Forschungsprojektes QuantSHM an GFK-Proben durchgeführt wurden. Die relevanten Strukturkomponenten repräsentierenden Proben, welche mit definierten Fehlern versehen waren, wurden in einer Zugmaschine bis zum Versagen belastet und während Zug- und 4-Punkt-Biegebelastung die Schallemissionsereignisse detektiert. Die Ergebnisse zeigen, dass mit diesem Verfahren sowohl eine Ortung des Strukturversagens als auch die Zuordnung von Schadensmechanismen möglich ist.