Schulte, Rolf T.: Modellierung und Simulation von wellenbasierten Structural-Health-Monitoring-Systemen mit der Spektral-Elemente-Methode. 2010
Inhalt
- Titelseite
- Vorwort
- Inhalt
- Symbolverzeichnis
- Kurzfassung
- 1 Einleitung
- 1.1 Konzept, Klassifizierung und Stand der Technik von Structural Health Monitoring (SHM)-Verfahren
- 1.2 Ziele und Aufbau dieser Arbeit
- 2 Grundlagen
- 2.1 Wellen in elastischen Kontinua
- 2.2 Zweidimensionale Theorien für ebene Laminate
- 2.3 Methode der finiten Elemente
- 2.4 Spektralelemente Methode
- 2.5 Piezoelektrische Materialien
- 3 Ein effizientes Spektralelement zur Modellierung flacher Schalen unter hochfrequenter Anregung
- 3.1 Kinematik
- 3.2 Konstitutives Gesetz
- 3.3 Approximation der Verschiebungen
- 3.4 Schwache Form der Bewegungsgleichungen
- 3.5 Berechnung der Elementmatrizen
- 3.6 Spezielle Elementeigenschaften symmetrischer Laminate
- 3.7 Berücksichtigung von Materialdämpfung
- 3.8 Berücksichtigung von statischen Vorlasten
- 4 Ein Simulationswerkzeug zur Modellierung von SHM-Systemenauf Basis hochfrequenter Wellen
- 4.1 Erstellen eines Spektralelement-Gittermodells
- 4.2 Berechnung der Elementmatrizen und des Gesamtsystems
- 4.3 Implementierung von Randbedingungen
- 4.4 Piezoelektrische Aktuatoren und Sensoren
- 4.5 Lösung des resultierenden Gleichungssystems
- 4.6 Modellierung von Schädigungen
- 5 Numerische Studien
- 5.1 Verwendete Anregungssignale
- 5.2 Untersuchung der notwendigen räumlichen Diskretisierung
- 5.3 Verhalten der Lösung bei zu grober zeitlicher Diskretisierung
- 5.4 Richtungsabhängige Dämpfung
- 5.5 Unterschiedliche Modellierung der Piezoelemente
- 5.6 Charakteristik von Wellen in einer versteiften Platte
- 5.7 Interaktion von Wellen mit unterschiedlich modellierten Schädigungen
- 6 Modellanpassung mit Hilfe von Wellengeschwindigkeiten- Parameteridentifikation
- 7 Anwendungsbeispiele
- 7.1 Vergleich von Simulationsergebnissen mit Messungen an Laborstrukturen
- 7.2 Numerische Studien komplexerer Anwendungsfälle
- 8 Zusammenfassung und Diskussion
- 9 Literatur