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04.09.2015 | Werkstofftechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Drohendes Materialversagen rechtzeitig erkennen

Autor:
Dieter Beste

Hochleistungsfaserverbundstoffe machen beispielsweise ein Flugzeug leicht, reagieren jedoch sehr empfindlich auf Stoßbelastung wie etwa dem Zusammenstoß mit einem Vogel. Ein neuartiges Verfahren erleichtert die Überwachung derartiger Impact Loads.

„So ist es eine bekannte Tatsache, dass ein Material unter schlagartiger dynamischer Belastung eher versagt, als unter einer langsam aufgebrachten Last“, halten die Springer-Autoren Dietmar Gross und Thomas Seelig in „Bruchmechanik“ fest (Seite 217). Eine Ursache hierfür sei die Änderung des Materialverhaltens, denn „plastisches oder viskoses Fließen findet mit steigenden Belastungsraten in immer geringerem Maße statt: Das Material verhält sich im dynamischen Fall häufig ‚spröder‘ als im statischen Fall.“

Systeme zur Überwachung von Stoßbelastungen messen Schwingungen des Materials. Anhand der Schwingungen ist eine Rekonstruktion des Ortes und der Intensität eines Aufpralls möglich. Folgeschäden bis hin zu einem Materialversagen können dadurch vorausgesagt und verhindert werden. An der Universität Siegen hat nun Daniel Ginsbergs ein neues Berechnungsverfahren für die Kraftrekonstruktion entwickelt: „Bei anderen Verfahren muss der Ort des Aufpralls für die Kraftrekonstruktion bekannt sein“, sagt Ginsberg. Seine Berechnungen hingegen offenbaren nach eigenen Angaben den Ort des Aufpralls, seien genauer, zuverlässiger und benötigten hierfür eine geringere Anzahl an Sensoren.

Vorhersageverfahren findet international Anerkennung

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Der Siegener Forscher aus der Arbeitsgruppe von Professor Claus-Peter Fritzen hat mit seinem Beitrag „Sparse Solution Strategy for Simultaneous Localization and Magnitude Estimation of Impact Loads“ bereits international überzeugen können. Auf der diesjährigen International Conference on Smart Materials and Structures in Vancouver, Kanada, wurde Ginsberg mit dem Preis für den besten Beitrag eines Doktoranden ausgezeichnet.

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