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Einfluss der periodischen Struktur auf geführte Wellen in gewebeverstärkten Polymeren (de)
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Abstract:
Die Anwendungsbereiche faserverstärkter Polymere reichen von der Luft- und Raumfahrt bis zur Automobilindustrie.Aufgrund der Komplexität und Vielfalt dieser Verbundwerkstoffe existiert bisher noch keine etablierte Methode zur zerstörungsfreien Prüfung.Eine Vielzahl vorangegangener Arbeiten zeigt jedoch, dass Untersuchungen mit geführten, akustischen Wellen einen vielversprechenden Ansatz darstellen.Insbesondere durch Gewebe verstärkte Polymere weisen eine periodische innere Struktur auf, wodurch der Schluss nahe liegt, dass diese Werkstoffe ein Verhalten ähnlich phononischen Kristallen aufweisen.Eine simulative Studie zeigt, wie das Verhalten von geführten Wellen in faserverstärkten Kunststoffplatten durch die periodische Struktur beeinflusst wird.Dazu wird in einem vereinfachten Modell die Elementarzelle des gewebeverstärkten Kunststoffs modelliert.Die resultierende Bandstruktur weist auf das Vorhandensein von Merkmalen hin, die in phononischen Kristallen auftreten, wie etwa Bandlücken und eine Periodizität im Wellenzahlbereich.Zur experimentellen Verifikation der Simulationsergebnisse werden in faserverstärkten Kunststoffplatten breitbandige Ultraschallwellen angeregt und detektiert.Eine Auswertung der Messergebnisse zeigt unter anderem die Existenz mehrerer Moden, die sich auf die periodische Struktur des Materials zurückführen lassen.Weitere Untersuchungen sollen zeigen, ob die Auswertung dieser Merkmale Informationen über den Werkstoff liefern kann, z. B. um die Qualität der Faser-Struktur zu bewerten.