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MSc. Jens Kathol

 
 
Wissenschaftlicher Mitarbeiter Kathol
  Raum:

PB-A 203

  Adresse:
Universität Siegen
Fakultät IV, Department Maschinenbau
Institut für Mechanik und Regelungstechnik - Mechatronik
Arbeitsgruppe Technische Mechanik
Paul-Bonatz-Str. 9-11

57076 Siegen

  Telefon:

+49 (0271) 740-2103

 

Telefax:

+49 (0271) 740-2769

  E-Mail:

jens.kathol@uni-siegen.de

Sprechstunde: nach Vereinbarung
Projekt:

Entwicklung eines baselinefreien Strukturdiagnosesystems auf Basis piezoelektrischer Sensor/Aktor-Array-Netzwerke

Structural Health Monitoring stellt, vor allem in Betracht von wachsendem Interesse an smarten Strukturen und Bauteilen, eine attraktive Alternative zu regelmäßig auftretenden Wartungen dar. Dabei senden Sensoren, als Analogie zu Nervenenden im menschlichen Nervensystem (Abbildung 1), kontinuierlich Daten zur Recheneinheit (Gehirn). Dort werden sie ausgewertet und interpretiert, um zu einem Entschluss zu kommen, ob ein Schaden (Verletzung, Krankheit) vorliegt und ob die Struktur gewartet werden muss (Arztbesuch).

                                       nervensystem

Abbildung 1: Structural Health Monitoring als Pendant zum Nervensystem

 

Um die Daten zu jeder Zeit und zu jedem Zustand (bspw. variable Temperatur, Feuchtigkeit etc.) interpretieren zu können, ist es nötig zu den jeweiligen Zuständen einen Vergleichswert bei intakter Struktur in einer Bibliothek aufgenommen zu haben. Dies ist die Aufnahme der Baselines. Ziel dieses Projektes ist es diese Bibliothek an Baselines durch intelligent verknüpfte Sensoren und bekannte Parameter zu ersetzen, um eine Messung, auch an bereits vor der Applizierung der Sensoren geschädigten Strukturen, durchführen zu können.

In diesem Projekt werden Lambwaves genutzt, um Schäden in Plattenstrukturen zu detektieren und zu lokalisieren. Diese breiten sich im Medium aus und interagieren mit Strukturschäden wie Rissen, Delamination und Korrosion. Lambwaves zählen zu den geführten Wellen und treten in symmetrischen als auch antisymmetrischen Basismoden auf. Die Ausbreitung der Wellen ist dispersionsbehaftet, was bedeutet, dass die Phasen- und Gruppengeschwindigkeit der sich ausbreitende Wellen in Abhängigkeit zur Frequenz und der jeweiligen Mode stehen (Abbildung 2).

Phasengeschwindigkeit
Gruppengeschwindigkeit
  
Abbildung 2: Phasen- und Gruppengeschwindigkeit von Lambwaves, AlMg3 t=1,5 mm

 

Durch eine intelligente Verknüpfung zwischen den in Arrayform aufgebrachten Sensoren, die Auswahl eines optimalen Frequenzbereichs und die Aufnahme sowie Ausnutzung der Dispersionseigenschaft der Wellen, wird eine verbesserte Detektion und Lokalisatin von Schäden erwirkt.

Die Arbeit findet in Kooperation mit dem Zentrum für Sensorsysteme (ZESS) statt.