In situ Monitoring des Einflusses der Ermüdungsschädigung auf das Schwing- und harmonische Obertonverhalten von metallischen Werkstoffen während der Ultraschall-Ermüdungsprüfung
Abstract
Das Monitoring der Schwingungseigenschaften von Ultraschall-Ermüdungsproben während der Prüfung ist eine vielversprechende Anwendung akustischer Schadensbewertungsmethoden: Da die longitudinale Schallwelle, die sich durch die Probe bewegt, gestört und an neu gebildeten Grenzflächen und Rissen reflektiert wird, werden harmonische Obertöne des nominalen Schwingungssignals bei 20 kHz erzeugt. Durch die Überwachung des Oberwellengehalts der Probenschwingung und den Vergleich des aktuellen Zustands im Verlauf eines Ermüdungsversuchs mit der unbelasteten Probe kann der Fortschritt der Ermüdungsschädigung in Echtzeit vor Ort überwacht werden. Das Verfahren erfordert keine zusätzlichen Aufnehmer, wie sie typischerweise bei der nichtlinearen akustischen Analyse oder der direkten optischen Beobachtung der Ermüdungsrissgröße in den Proben zur Analyse des Ermüdungsrisswachstums eingesetzt werden. Vielmehr nutzt das Verfahren das verfügbare Signal der Probenbewegung während hochfrequenter Resonanzschwingungen. Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer DAQ-Software für Ermüdungsprüfungen, die in Verbindung mit der zuvor entwickelten Ultraschall-Ermüdungsprüfanlage arbeitet. Dies soll die in-situ Echtzeit-Überwachung von Ermüdungsschäden in verschiedenen metallischen Werkstoffen (z.B. Stahlguss, Aluminiumgusslegierungen) ermöglichen, die Ultraschallzyklen ausgesetzt sind. Geeignete Modelle sollen erforscht und weiterentwickelt werden, um die Ermüdungsschädigung auf der Grundlage der Resonanzfrequenz und des Gehalts an harmonischen Obertönen zu bewerten, um - Veränderungen der Schwingungseigenschaften aufgrund von Dehnungslokalisationen und/oder ersten kurzen Rissen bei natürlichen und künstlich erzeugten Spannungskonzentrationen - die Resonanzeigenschaften (Oberschwingungen zweiter oder höherer Ordnung, Resonanzfrequenzänderungen) mit Risslängen in langen Rissen zu korrelieren. - Darüber hinaus sollten der Anteil der Rissinitiierung und der Übergang von der Initiierung zur Ausbreitung bei sehr hochzyklischem Ermüdungsversagen bewertet werden.
Publikationen
Mitarbeiter*innen
Michael Fitzka
Mag.rer.nat. Dr.nat.techn. Michael Fitzka
michael.fitzka@boku.ac.at
Tel: +43 1 47654-89203
Projektleiter*in
01.12.2021 - 30.11.2022