Schall-ZfP

Den Klang verstehen – Simulationsgestützte Schall-Resonanz-Analyse komplexer Geometrien

Die Schall-Resonanz-Analyse (IEM) hat sich am Lehrstuhl Keramische Werkstoffe der Universität Bayreuth als zuverlässige Methode herausgestellt, um an balkenförmigen Proben (Biegeproben, Zugproben) die elastischen Kennwerte in allen Raumrichtungen von CMC zu bestimmen. Die analytische Berechnung dieser Kennwerte wird jedoch bei abweichenden Geometrien sehr komplex. Fortschritte in der Analysetechnik (Grindosonic MK7) und bei der Bedienbarkeit und den Rechengeschwindigkeiten von FEM Programmen in den letzten Jahren ermöglichen es, mit Hilfe numerischer Simulation, auch die Kennwerte komplexerer Formen mit der Schall Resonanz Analyse zu bestimmen.

Das Verfahren ist von hohem allgemeinem Interesse, weil es kostengünstig und zerstörungsfrei ist. Entsprechende Systeme sind sowohl auf Forschungsaufgaben wie auch auf industrielle Prozesse ausgelegt und können zerstörungsfrei in den Herstellungsprozess integriert werden. Somit kann neben der reinen gut-schlecht Aussage auch eine Aussage darüber getroffen werden, wie sich das entsprechende Bauteil im Anwendungsfall im elastischen Zustand verhalten wird. In einem weiteren Schritt lässt sich die Methode auch bei erhöhten Temperaturen anwenden.

Ergebnisse aus vorrangegangenen Untersuchungen an balkenförmigen Probekörpern aus verschiedenen PMC und CMC haben gute Übereinstimmungen mit den Erfahrungs- und Literaturwerten gezeigt. Als Vorversuch für einen DFG-Antrag soll die Übertragbarkeit auf gewickelte Geometrien untersucht werden. Hierzu sollen mittels Schall-Resonanz-Analyse gemessene Werte mit zerstörend gemessenen Werten verglichen werden. Hierzu sollen zylindrische und sechseckige Wickelstrukturen hergestellt werden, aus denen nach der zerstörungsfreien Messung Zug und Biegeproben zur zerstörenden Messung herauspräpariert werden.

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