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Analyse der Schallemissionssignale aus Ermüdungsrisswachstum und Korrosionsprozessen Untersuchung der Möglichkeiten für die kontinuierliche Zustandsüberwachung von Transportbehältern mittels Schallemissionsprüfung
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Wachsmuth, Janne |
| Copyright Year | 2016 |
| Abstract | Die Schadigung von Gefahrgutbehaltern wahrend ihres Transports durch Korrosion und Ermudungsrisswachstum sind Ursache von Unfallen, die Menschenleben gefahrden, die Umwelt schadigen und hohe Sachschaden verursachen. Um solchen Unfallen vorzubeugen, werden praventive Intervallprufungen durchgefuhrt. Diese sind jedoch kostenintensiv, unter anderem durch die Standzeit der Transportmittel. Eine Alternative bietet die Idee einer kontinuierlichen Zustandsuberwachung mittels Schallemissionsprufung (SEP). So sollen Materialfehler sofort nach dem Entstehen entdeckt und repariert werden konnen. Die Schallemissionsprufung ist eine online Methode der Familie der zerstorungsfreien Prufung. Schallemission (SE) wird durch Veranderungen im Material erzeugt und durch elastische Wellen als Korperschall transportiert. Erzeugt das Schallemissionsereignis genug Energie, damit sich eine elastische Welle bis zum Rand eines Bauteils ausbreiten kann, entsteht dort eine Oberflachenverschiebung im Pikometer-Bereich, die mithilfe von piezoelektrischen Sensoren detektiert werden kann. Der Sensor gibt ein elektrisches Signal aus. Aus diesem transienten SE-Signal lassen sich SE-Parameter wie die Maximalamplitude oder die Frequenz extrahieren. Durch Methoden der Signalanalyse konnen Signalgruppen in der Zeit- und Frequenzebene untersucht werden. Durch Wellenmodenanalysen lassen sich beispielsweise Aussagen uber die Art der Quelle machen. Diese Methoden werden angewendet, um aus dem SE-Signal Ruckschlusse auf die Quelle der Schallemission zu ziehen. Werden definierte Schadensmechanismen erkannt, konnen Hinweise auf den Schadenszustand des Bauteils gegeben werden. Durch Schallemission, die durch den Rissfortschritt erzeugt wird, kann beispielsweise ein Zusammenhang zur Rissfortschrittsrate und zum Spannungsintensitatsfaktor geschlossen werden. Eine neue Entwicklung im Bereich der Schallemissionsprufung ist die Mustererkennung von SESignalen. Aus den Signalen werden spezifische Merkmale extrahiert, die sie ihren Schadensmechanismen zuordnen sollen. Fur die Schadensmechanismen Korrosion und Ermudungsrisswachstum findet in dieser Arbeit eine vergleichende Analyse von SE-Signalen statt. Die Schadensmechanismen werden anwendungsnah auf grosen Platten in der Warmeeinflusszone einer Schweisnaht generiert und ihre SE-Signale definiert aufgenommen. Dafur werden Resonanzsensoren verwendet, die auf der einen Seite durch ihre Frequenzabhangigkeit sehr empfindlich die kleinste Oberflachenbewegungen reagieren und somit auch fur die Anwendung in einer Zustandsuberwachung geeignet sind, jedoch andererseits frequenzbasierte Methoden der Signalanalyse erschweren. Es werden reines Ermudungsrisswachstum, Ermudungsrisswachstum unter dem Einfluss von Korrosion sowie reine Oberflachenkorrosion generiert. Die Signalgruppen der Schadensmechanismen werden anhand ihrer Parameter verglichen; anhand von Wellenmodenanalysen konnen erste Unterschiede, trotz des starken Sensoreinflusses im Frequenzbereich, festgestellt werden. Der Schadenszustand der Proben wird durch bruchmechanische Kenngrosen in Zusammenhang mit SE-Parametern der Signalgruppen gebracht. Ferner findet eine Mustererkennung der SE-Signale statt. Dafur werden zwei Methoden des uberwachten Lernens verwendet: eine automatisierte Merkmalsauswahl mithilfe eines kommerziellen Mustererkennungssystems, bei dem hauptsachlich frequenzabhangige Merkmale generiert werden sowie eine parameterbasierte Mustererkennung. Bei der parameterbasierten Mustererkennung wird die Einteilung in Signalklassen aufgrund der Haufigkeitsverteilung der SE-Parameter aus den Signalen der untersuchen Schadensmechanismen vorgenommen. Dabei ergeben beide Methoden, insbesondere fur die Schadigung durch Korrosion, eine gute Zuordnung der SE-Signale in die richtige Schadigungsklasse. Abschliesend findet unter Berucksichtigung der Nachweisbarkeit von SE-Ereignissen und der Klassifizierbarkeit von SE-Signalen eine Einschatzung zu Chancen und Risiken der permanenten Zustandsuberwachung mittels Schallemissionsprufung statt. Dazu werden unter anderem eigene Messungen an Tankfahrzeugen hinzugezogen sowie Ergebnisse aus zyklischer und statischer Belastung verglichen. Es wird eine Abschatzung zur Wahl der Uberwachungsmethode an Gefahrgutbehaltern gegeben. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://opus4.kobv.de/opus4-bam/frontdoor/deliver/index/docId/35482/file/diss142_vt.pdf |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
