Residual stress measurement using surface acoustic waves

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Organisationseinheiten

Abstract

Diese Dimplomarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und Erprobung eines industrietauglichen, robusten und kostengünstigen Messaufbaus zur Durchführung von Eigenspannungsmessungen mit akustischen Oberflächenwellen. Zu Beginn werden die notwendigen theoretischen Hintergründe über Eigenspannungen, der akustoelastische Effekt und Schallwellen in Festkörpern erklärt. Der Zusammenhang zwischen mechanischer Spannung und der Schallgeschwindigkeit in einem Festkörper ist bereits seit langem bekannt, jedoch sind die Forschungsergebnisse uneinheitlich. Spannungsbedingte Schallgeschwindigkeitsänderungen sind in einem Bereich von rund 0,002 %/MPa, weswegen das Messsystem sehr präzise sein muss. Die Abtastrate des Analog-Digital Wandlers und die Messstrecke, welche erforderlich sind, um diese Schallgeschwindigkeitsänderungen messen zu können, wurden berechnet. Weiterhin wurden die Einfl¨usse von verschiedenen Faktoren, welche die Laufzeitmessung beeinflussen, wie z.B. Signalform, Dispersion, Rauheit und Temperatur mit Beispielen aus der Literatur und eigenen Forschungsergebnissen illustriert. Daraufhin werden die notwendigen Messgeräte wie Transducer, Laservibrometer, Oszilloskop und Laser-Ultraschall-Aufbauten erläutert und die Unterschiede zwischen den einzelnen Messmethoden dargelegt. Im Anschluss daran werden Verifikationsexperimente mit piezoelektrischen Oberflächenaktuatoren, die auf eine Probe aus 25CrMo4 geklebt wurden, durchgeführt. Die Probe wird in verschiedenen Versuchen auf Zug und Biegung beansprucht und die daraus resultierende Änderung der Schallgeschwindigkeit wird über die Messung der Laufzeiten festgestellt. Die Ergebnisse können den akustoelastischen Effekt, d.h. die spannungsabhängige Änderung der Schallwellengeschwindigkeit, nachweisen. Das bedeutet, dass dieser einfache Messaufbau zukünftig zur Überwachung von Spannungänderungen in der Instandhaltung verwendet werden kann.

Details

Titel in ÜbersetzungEigenspannungsmessung mit akustischen Oberflächenwellen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung28 Juni 2024
DOIs
StatusVeröffentlicht - 2024