Vermiedene Kreuzungen von Lamb-Wellenmoden in mehrlagigen Strukturen

DFG Projektnummer:

449607253

Kurzfassung:

Das Projekt LaWaMoRe II zielt darauf ab, eine innovative, zerstörungsfreie, auf der Ausbreitung von Lamb-Wellen basierte Prüfmethode (NDT) zu entwickeln, um die Haftfestigkeit von verklebten Platten zu quantifizieren. Diese Quantifizierung, insbesondere für im Leichtbau verwendete Klebeverbindungen (z.B. in der Luft- und Raumfahrt und in der Automobilindustrie) ist von großem Interesse. In der ersten Phase dieses Projekts (LaWaMoRe) wurde gezeigt, dass die Haftfestigkeit mit der Kopplungsstärke zwischen den inhärenten Lamb-Wellenmoden zweier einzelner Platten zusammenhängt. Wenn Lamb-Wellen-Moden gekoppelt sind (die Platten sind verklebt), entstehen im Dispersiondiagramm bestimmte Kopplungsmerkmale, die als Modenabstoßungsbereiche (mode repulsion regions, MRR) bezeichnet werden. In diesen Regionen scheinen sich die Moden gegenseitig abzustoßen, nachdem sie zu einer Frequenzdifferenz Δf konvergiert sind. Bei schwach gekoppelten Moden kann dieser Unterschied sehr gering sein, während jener bei einer stärkeren Kopplung deutlich größer ist. Daher wird in dieser zweiten Phase des Projekts die Korrelation zwischen der Kopplungsstärke (dargestellt durch einen Kopplungsparameter wie z.B. Δf) und der Adhäsionsstärke bestimmt und auf industrierelevante Proben angewendet. Das Projekt ist ein zweistufiger Prozess: Zunächst wird ein genaues numerisches Kopplungsmodell in Form eines kohäsiven rheologischen Modells entwickelt, das unterschiedliche Adhäsionsstärken und Materialkombinationen berücksichtigt. Die selektive Anregung von Lamb-Wellen, die zerstörende Prüfung (DT) sowie ein inverser Parameteridentifikationsprozess dienen der Validierung des Kopplungsmodells und bestätigen seine Genauigkeit. Sobald das Kopplungsmodell validiert ist, wird es zur Extraktion der Kopplungsparameter aus den MRRs verwendet. Dieser Kopplungsparameter wird dann direkt mit der Adhäsionsstärke (aus DT) korreliert, was den zweiten Schritt dieses Projekts darstellt. Ziel ist es, ein Modell zu entwickeln, das in der Lage ist, die Adhäsionsfestigkeit allein durch diesen Kopplungsparameter robust zu quantifizieren, ohne dass das numerische Kopplungsmodell benötigt wird. Das Projekt LaWaMoRe II kann einen wichtigen Beitrag zu bestehenden ZfP-Methoden für Klebeverbindungen leisten, sie möglicherweise ergänzen und neue Einblicke in die Natur der gekoppelten Lamb-Wellen-Moden geben.

Kooperationspartner:

Dr.-Ing. Jens Prager (Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin)

Projektlaufzeit:

2025 bis 2028