TY  - THES
A3  - Zhang, Chuanzeng
AB  - Zunehmende Schadensfälle an Bauwerken in der vergangenen Zeit sowie der immer schlechter werdende Zustand der zivilen Infrastruktur als Folge der steigenden Anzahl von schweren Naturkatastrophen und einer immer höheren Verkehrsbelastung führen weltweit zu immensen Kosten für die Sanierungs- und Instandhaltungsarbeiten im Bauwesen. Zur Gewährleistung der Dauerhaftigkeit und zur Vorbeugung von schweren Schadensereignissen kommt der Entwicklung moderner Hochleistungswerkstoffe und der Zustandsüberwachung von Bauwerken eine stetig wachsende Bedeutung zu. Die zerstörungsfreie Prüfung unter der Verwendung ultraschallbasierter Verfahren kann hierzu einen wichtigen Beitrag leisten. Neben den konventionellen und bewährten linearen Ultraschallverfahren, wie der Impakt-Echo-Methode und der Laufzeitmessung, bieten insbesondere die sogenannten nichtlinearen Ultraschallverfahren das Potential zur zuverlässigen Materialcharakterisierung und Schädigungsbeurteilung von Werkstoffen. Dabei beziehen sich die nichtlinearen Ultraschallverfahren auf die nichtlinearen Eigenschaften eines Werkstoffes und sind durch eine hohe Sensitivität zur frühzeitigen Materialveränderung in Form von Mikroschädigungen gekennzeichnet, welche den konventionellen linearen Ultraschallverfahren meistens verborgen bleiben.
Für die praktische Anwendung neuartiger Ultraschallverfahren im Bauwesen ist es zunächst notwendig, die maßgebenden Zusammenhänge und akustischen Effekte der nichtlinearen Wellenausbreitungen in Werkstoffen zu verstehen. Hierfür eignen sich insbesondere numerische Simulationsverfahren, welche auch bei komplexen Materialeigenschaften und 3-D Problemen herangezogen werden können. Im numerischen Teil dieser Arbeit wird daher auf der Basis der klassischen CHEBYSHEV-Pseudospektralen-Kollokationsmethode ein effizientes numerisches Verfahren hoher Genauigkeit entwickelt, welches zudem die Implementierung beliebiger nichtlinearer Materialgesetze erlaubt. Anschließend werden die nichtlinearen Wellenausbreitungsprobleme im Beton unter der Berücksichtigung der Dämpfung und der Schädigung numerisch behandelt. Danach werden im experimentellen Teil dieser Arbeit die linearen und nichtlinearen Ultraschallverfahren zur Charakterisierung und Schädigungsbeurteilung in unbewehrtem und stahlbewehrtem Hochleistungsbeton erprobt. Ihre Anwendbarkeit zur ultraschalltechnischen Bestimmung der linearen und nichtlinearen Eigenschaften von Hochleistungsbetonen wird anhand von Beispielen gezeigt. Die Sensitivität der nichtlinearen Ultraschalltechnik zur Detektion mechanisch induzierter Schädigungen in Form von Mikrorissbildung und -wachstum wird untersucht und demonstriert.
AU  - Ankay, Benjamin
DA  - 2020
DO  - 10.25819/ubsi/6613
KW  - Ultraschall
KW  - Zerstörungsfreie Prüfung
KW  - Zustandsüberwachung
KW  - Elastische Wellenausbreitung
LA  - ger
PY  - 2020
TI  - Numerische und experimentelle Untersuchungen zur zerstörungsfreien Charakterisierung von Hochleistungsbetonen mittels linearer und nichtlinearer Ultraschallwellen
TT  - Numerical and experimental Studies on non-destructive characterization of high-performance concretes by means of linear and nonlinear ultrasonic waves
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:467-17507
Y2  - 2024-12-26T21:39:22
ER  -