Fehlercharakterisierung in CFK-Schalenbauteilen mittels ableitungsbasierten Optimierungsverfahren

Bei der zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen und Komponenten kommen häufig Ultraschallverfahren zum Einsatz. Die standardisierten Prüfverfahren lassen dabei zumeist nur Rückschlüsse auf die Reflektivität oder Schallschwächung einer Fehlstelle, nicht aber auf deren exakte Größe und Form zu. Um diese Einschränkung zu beheben, kommen bei volumenhaften Bauteilen bildhafte Rekonstruktionsverfahren zum Einsatz, die sich jedoch nicht ohne weiteres auf moderne platten- oder schalenförmige Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen mit anisotropen akustischen Eigenschaften übertragen lassen. Die Verwendung inverser Verfahren zur Fehlerrekonstruktion scheitert bislang an der fehlenden Verfügbarkeit effizienter Verfahren zur Vorwärtssimulation der Ultraschallausbreitung. Im geplanten Vorhaben sollen neuartige halbanalytische Ansätze zur effizienten Simulation der Ultraschallausbreitung zum Einsatz kommen und um analytische Optimierungsstrategien ergänzt werden. Im Ergebnis steht somit ein inverses Verfahren zur Verfügung, mit dessen Hilfe Fehlergeometrien, Fehlergrößen und Fehlerlagen aus den Ultraschallsignalen in schalenförmigen, akustisch-anisotropen Bauteilen rekonstruiert werden können. Um das Ziel zu erreichen, ist ein Kooperationsvorhaben zur Verbindung verschiedener Verfahren geplant. Neben dem algorithmischen Differenzieren (AD) zur Lösung des inversen Problems soll für die Simulation der Schallausbreitung die Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) zum Einsatz kommen.

Projektleitung
Walther, Andrea Prof. Dr. (Details) (Mathematische Optimierung)

Mittelgeber
DFG: Sachbeihilfe

Laufzeit
Projektstart: 03/2020
Projektende: 02/2022

Forschungsbereiche
Mathematik

Forschungsfelder
Erneuerbare Energien

Zuletzt aktualisiert 2020-08-03 um 21:28