Ein schneller hybrider EFIT-Solver zur Berechnung simulationsgestützter POD-Kurven für die Ultraschallprüfung

Die Elastodynamische Finite Integrationstechnik (EFIT) stellt ein leistungsfähiges und vielseitiges numerisches Verfahren zur Simulation der Ultraschallausbreitung und -streuung dar. Dabei werden alle in der Wellengleichung implizit enthaltenen wellenphysikalischen Phänomene wie Beugung, Modenumwandlung, Mehrfachstreuung etc. automatisch berücksichtigt. Aufgrund des hohen Rechenaufwandes bei hochfrequenten 3D-Problemen war die Anwendbarkeit von EFIT für POD- oder Optimierungsprobleme, bei denen eine Vielzahl von Einzelrechnungen mit unterschiedlichen Modellparametern durchgeführt werden muss, bislang stark eingeschränkt. Im Rahmen des von der EU geförderten Projekts PICASSO (Improved reliability inspection of aeronautic structures by simulationsupported POD) wurde ein neuartiger hybrider EFIT-Solver, EFIT-H, entwickelt, dessen Rechenzeitbedarf gegenüber dem vollnumerischen 3D-EFIT um zwei bis drei Größenordnungen niedriger liegt. Parallel dazu wurde der erforderliche Hauptspeicherbedarf ebenfalls drastisch reduziert, so dass nun auch realistische 3DProbleme auf handelsüblichen PCs durchgeführt werden können. In der Arbeit wird zunächst die Funktionsweise des neuen Algorithmus vorgestellt, bei dem nur noch die direkte Wechselwirkung mit dem Fehler bei Bedarf vollnumerisch gelöst wird, während die Berechnung des Prüfkopfwellenfeldes sowie der Wellenausbreitung zwischen Wandler und Fehler mit schnelleren halbanalytischen Methoden erfolgt. Nach der Validierung der Software werden erste zwei Tauchtechnikanwendungen aus der Luftfahrtindustrie vorgestellt.