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Andreas Preisler
Efficient Damage Detection and Assessment Based on Structural Damage Indicators
Die strukturelle Zustandsüberwachung (Structural Health Monitoring - SHM) stellt eine logische Konsequenz der schadenstoleranten Auslegungsphilosophie moderner Leichtbaustrukturen dar. Schäden müssen jedoch rechtzeitig detektiert werden bevor ein Ausmaß erreicht wird, das die Sicherheit im Betrieb gefährdet. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt wird die schadenstolerante Auslegung zumeist in Kombination mit regelmäßigen Inspektionen verwendet. Es entsteht somit eine Kompromissfindung zwischen der Gewichtsreduktion und den dazu benötigten Überwachungskosten. Ein System, das in der Lage ist, diese Schädigungen im Betrieb automatisiert zu detektieren und zu bewerten, ermöglicht einen wirtschaftlicheren Einsatz von Leichtbaustrukturen.
Diese Arbeit betrachtet das interdisziplinäre Thema SHM aus der Sichtweise der Strukturmechanik. Aus dieser Perspektive werden Richtlinien zum Entwurf eines modellbasierten SHM-Systems unter der Berücksichtigung des Einfluss des Schadens auf das Strukturverhalten hergeleitet. Sie münden in der Definition von so genannten strukturellen Schadensindikatoren. Diese Schadensindikatoren eint, dass im unbeschädigten Zustand keine Dehnung vorliegt. Bei einem Schaden wird jedoch eine signifikante Abweichung von Null gemessen. Die Höhe der gemessenen Dehnung korreliert mit der Schadensgröße und somit mit der Restfestigkeit. Die Validierung der strukturellen Schadensindikatoren erfolgt zunächst an einem Vierpunktbiegebalken, an einem einfachen Stab und an einer einschnittigen Klebeverbindung. Anschließend wird der Ansatz auf eine geflochtene Welle und einer Blattfeder, jeweils aus glasfaserverstärktem Kunststoff, übertragen.
Diese Arbeit betrachtet das interdisziplinäre Thema SHM aus der Sichtweise der Strukturmechanik. Aus dieser Perspektive werden Richtlinien zum Entwurf eines modellbasierten SHM-Systems unter der Berücksichtigung des Einfluss des Schadens auf das Strukturverhalten hergeleitet. Sie münden in der Definition von so genannten strukturellen Schadensindikatoren. Diese Schadensindikatoren eint, dass im unbeschädigten Zustand keine Dehnung vorliegt. Bei einem Schaden wird jedoch eine signifikante Abweichung von Null gemessen. Die Höhe der gemessenen Dehnung korreliert mit der Schadensgröße und somit mit der Restfestigkeit. Die Validierung der strukturellen Schadensindikatoren erfolgt zunächst an einem Vierpunktbiegebalken, an einem einfachen Stab und an einer einschnittigen Klebeverbindung. Anschließend wird der Ansatz auf eine geflochtene Welle und einer Blattfeder, jeweils aus glasfaserverstärktem Kunststoff, übertragen.
Schlagwörter: Structural Health Monitoring; Structural Mechanics; Structural Damage Indicators; Lightweight Design; Finite Element Method
Aachener Berichte aus dem Leichtbau
Herausgegeben von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Kai-Uwe Schröder, Aachen
Band 2019,01
Verfügbare Online-Dokumente zu diesem Titel
DOI 10.2370/9783844072037
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