WO2009068507A1 - Vorrichtung und verfahren zur detektion von verbundstörungen - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zur detektion von verbundstörungen Download PDFInfo
- Publication number
- WO2009068507A1 WO2009068507A1 PCT/EP2008/066097 EP2008066097W WO2009068507A1 WO 2009068507 A1 WO2009068507 A1 WO 2009068507A1 EP 2008066097 W EP2008066097 W EP 2008066097W WO 2009068507 A1 WO2009068507 A1 WO 2009068507A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- composite
- khz
- waves
- ultrasonic
- frequency
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/024—Analysing fluids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/032—Analysing fluids by measuring attenuation of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/042—Wave modes
- G01N2291/0422—Shear waves, transverse waves, horizontally polarised waves
Definitions
- the present invention relates to a device and a method for the detection of composite interferences, in particular a detection of composite interferences by means of ultrasound.
- the present invention relates to the detection of composite defects between non-metallic materials by means of ultrasound.
- a composite is a material of two or more interconnected materials, the composite material having different material properties than its individual components.
- the material properties and geometry of the components are important as well as the quality of the bond between these components.
- composite defects can lead to detachment, cracking, poor heat conduction properties, etc.
- such material composites are found in construction.
- composite defects can cause a detachment of carbon fiber reinforcements, such as lamellae, rods in slots or woven fabrics, or plaster from non-metallic substrates, such as concrete or masonry.
- detachments may be relevant in terms of safety.
- CFRP carbon fiber reinforced plastics
- test methods for the detection of detachments and composite disorders include, for example, the impact-echo-V experienced (tap test) by means of a hand-held wheel, which is used for example in aircraft to detect composite interference.
- Another method of detecting composite noise is acoustic emission analysis.
- the composite has either not been studied at all or with active infrared thermography. In the hitherto favored method of active thermography, the composite is heated, and then the surface temperatures are recorded on a cross-sectional area of about 50 ⁇ 50 cm during a cooling time of about 5 minutes. To perform a thermographic inspection, expensive equipment is required, such as a thermal camera with good thermal and geometric resolution.
- ultrasonic testing methods for composites are known.
- the application of dry-coupling ultrasonic sensors for crack detection in multilayer aluminum structures is known.
- an ultrasonic wave is excited in the uppermost layer according to the principle of EMUS conversion.
- the EMUS method typically uses frequency ranges around 100 MHz.
- Further ultrasonic test methods exploit the acoustic impedance of the material to be tested.
- a comparative test piece is required to characterize the results of such impedance-dependent methods.
- the present invention proposes a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 10. Further advantageous Embodiments, details, aspects and features of the present invention will become apparent from the dependent claims, the description and the accompanying drawings.
- FIG. 1 shows an example of a test specimen with defined defects, which can be used to test the device and the method according to embodiments of the present invention.
- FIGS. 3 and 4 a photo documentation with recordings of the implementation of amplification measures and a first field test.
- an apparatus for ultrasound-based composite interference detection comprises dry point contact sensors which are adapted to introduce horizontally polarized low-frequency transverse waves into the uppermost layer of the composite.
- the device is adapted to provide an ultrasonic signal having frequencies in the range of 40 to 60 kHz, more preferably about 55 kHz.
- the point contact sensors are dry-coupling
- Ultrasonic transverse wave sensors formed. These sensors are adapted to initiate low-frequency horizontally polarized transverse waves, so-called SH-plate waves in the transmitter-receiver echo technology in the top layer of the composite.
- the device described above can be combined with known scanning systems.
- the above device can be integrated into a known scanning system.
- the scanning can be carried out fully automatically.
- the device may comprise a plurality of dry point contact sensors.
- the arrangement of the plurality of dry point contact sensors can be adapted to each other so that near-surface detachments are detected particularly well.
- the arrangement of the plurality of dry point contact sensors to each other can be adjusted so that deeper damage is detected particularly well.
- both sensor configurations can be provided in a common device in order to be able to detect well both near-surface and deeper-lying defects.
- a suitable device for example a device according to the embodiments described above, horizontally polarized low-frequency transverse waves, so-called SH plate waves, are introduced into the uppermost layer of the composite in transceiver echo technology.
- the low-frequency transverse waves have frequencies in the range between 40 kHz and 60 kHz, in particular approximately 55 kHz. Defects can be displayed immediately in the B-picture, ie the vertical section, which results from the consecutive measurement curves of the measuring points along the given measuring line.
- a signal in the B-picture in the presence of a defect for example a composite defect, or if the bond is intact there is no signal in the B-frame.
- the B-picture immediately provides real-time information about the presence of a defect. For example, directly after the detection of a defect, it can be examined in even greater detail with a denser measuring grid.
- a C image that is to say a section parallel to the surface, can subsequently be created from the recorded B images if several parallel line scans have been recorded. In this way, a composite defect detectable in real time in the B-scan can be subsequently reconstructed three-dimensionally.
- the surface of the composite with energy and excessive heating of the surface is also excluded.
- the test can be determined independently of the type of substrate, in particular non-metallic composites can be investigated.
- the method described has the advantage that it can be combined with known scanning systems and thus fully automated. Also, the method described is easy to learn and can be applied after a short introduction by an ultrasonic expert, for example, by a bridge tester.
- testing of CFRP-reinforced reinforced concrete structures requires only a low-frequency sensor type in various arrangement variants for the detection of near-surface detachments and for the detection of deeper damage.
- the described Test method more accurate than the previously used thermography method. In this way, it was possible to reliably detect verbal disturbances up to 1 cm 2 .
- FIG. 1 shows a test specimen in which defined defects have been introduced for testing the method according to the invention.
- the specimen has a concrete body having a length of 2000 mm and a width of 600 mm.
- the basic body made of concrete also has three mutually parallel longitudinal grooves, each extending over the full length of 2000 mm of the base body and each having a width of 15 mm.
- a rod made of CFRP material is glued in each of the longitudinal grooves. In this way, a typical composite material used in reinforcing concrete bridges with carbon fiber reinforced plastics is simulated.
- Type A denotes a unilaterally detached defect and is indicated by a blue bar.
- Fig. 1 shows a defect of the type A in the sectional view, wherein the detached side is simulated by a PU foam.
- the defect of type B is unilateral and detached below and is indicated by a green bar.
- Defects of type C are only detached below and are indicated by yellow bars.
- Defects of type D are completely detached and are indicated by red bars.
- Fig. 2 shows the result of a measurement by means of the method according to the invention.
- the CFK rod shown above in Fig. 2 was measured with the corresponding defined defects.
- the recorded B-pictures of the ultrasound measurement are shown.
- all defects of type A and the defect of type D are clearly recognizable.
- the 2.5 cm and 5 cm large defects of type B are clearly visible.
- the 5 cm large defect of type C is clearly visible.
- the 1 cm and 2.5 cm large defects of type C and the learning large defect type B are much weaker visible than the previously described defects of other types.
- the method described above is suitable for the reliable detection of 1 cm 2 composite disorders.
- Fig. 3 shows a photo documentation with recordings of the implementation of amplification measures.
- Fign. 3 (a) and 3 (b) the concrete test specimen reinforced with CFRP rods.
- the Fign. Figures 3 (d), 3 (e) and 3 (f) show the defined defects of various types.
- Fig. 3 (c) typical materials and tools are shown, as they were used in the preparation of the specimen.
- the illustrations (a) to (c) show further recordings of the sample body.
- the Fign. 4 (d) to 4 (e) show a photo documentation with photographs of a first field trial.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Ein Verfahren zur Detektion von Verbundstörungen zwischen einem ersten Werkstoff und einem zweiten Werkstoff wird bereitgestellt, umfassend die Schritte: (a) Einleiten von horizontal polarisierten niederfrequenten Transversalwellen in eine obere Fläche des Verbundwerkstoffes; (b) Detektieren eines Ultraschallechos der eingestrahlten niederfrequenten horizontal polarisierten Transversalwellen; (c) Anzeigen des detektierten Ultraschallechos auf einem Anzeigegerät.
Description
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR DETEKTION VON VERBUNDSTÖRUNGEN
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion von Verbundstörungen, insbesondere eine Detektion von Verbundstörungen mittels Ultraschall. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Detektion von Verbundstörungen zwischen nichtmetallischen Materialien mittels Ultraschall.
In verschiedensten technischen Bereichen werden Verbundmaterialien eingesetzt. Ein Verbundwerkstoff ist ein Werkstoff aus zwei oder mehr miteinander verbundenen Materialien, wobei der Verbundwerkstoff andere Werkstoffeigenschaften aufweist als seine einzelnen Komponenten. Für die Eigenschaften der Verbundwerkstoffe sind die stofflichen Eigenschaften und Geometrie der Komponenten von Bedeutung sowie die Qualität des Verbunds zwischen diesen Komponenten. So können Verbundstörungen beispielsweise zu Ablösungen, Rissbildung, schlechten Wärmeleitungsei genschaften etc. führen. Insbesondere sind solche Werkstoffverbünde im Bauwesen anzutreffen. Dort können Verbundstörungen beispielsweise eine Ablösung von Kohlefaserverstärkungen wie Lamellen, Stäben in Schlitzen oder Geweben oder auch von Putz vom nichtmetallischen Untergrund, wie etwa Beton oder Mauerwerk, verursachen. Insbesondere bei Last aufnehmenden Elementen können solche Ablösungen sicherheitstechnisch relevant sein.
Beispielsweise erfordert die Planung von Eisenbahnkorridoren sowie die Einführung einheitlicher Lastfaktoren für den Einsatz von Zügen mit Achslasten bis zu 30 t die Verstärkung zahlreicher Eisenbahnbrücken in fast allen europäischen Ländern. International werden zur Verstärkung von Betonbrücken zunehmend kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK) verwendet.
Nur ein perfekter Verbund zwischen der CFK-Verstärkung, ausgeführt entweder als Lamelle oder als oberflächennahe Bewehrung in Schlitzen appliziert, garantiert den maximalen Verstärkungseffekt. Einige Eisenbahninfrastrukturverantwortliche mistrauen diesem neuen Verfahren der CFK-Verstärkung und wenden es fast nicht an. Um das Vertrauen in das neue Verfahren bei den Infrastruktureignern zu erhöhen und der ausführenden Firma den Nachweis zu ermöglichen, dass die von ihr erbrachte Leistung die
Anforderungen erfüllt, ist es erforderlich, eine hinreichende Ausführungsqualität der Verstärkung eindeutig nachweisen zu können.
Bekannte Prüfverfahren zur Detektion von Ablösungen sowie Verbundstörungen umfassen beispielsweise das Impact-Echo-V erfahren (Tap-Test) mittels eines handgeführten Rades, das beispielsweise im Flugzeugbau zum Detektieren von Verbundstörungen eingesetzt wird. Ein weiteres Verfahren zur Detektion von Verbundstörungen ist die Schallemissionsanalyse. Insbesondere im Bauwesen wurde bislang der Verbund entweder gar nicht oder mit aktiver Infrarot-Thermografϊe untersucht. Bei dem bislang favorisierten Verfahren der aktiven Thermografie wird der Verbund erwärmt, und anschließend werden die Oberflächentemperaturen auf einer Querschnittsfläche von ca. 50 x 50 cm während einer Abkühlzeit von ca. 5 min aufgezeichnet. Für die Durchführung einer thermografϊschen Untersuchung ist teures Gerät erforderlich wie beispielsweise eine Thermokamera mit guter thermischer und geometrischer Auflösung. Weiterhin muss während der Erwärmung die Oberfläche des Verbundmaterials ständig überwacht werden, da zu hohe Temperaturen unter Umständen das Gefüge der beispielsweise epoxidharz-gebundenen Verstärkungen beeinträchtigen können. Außerdem ist das Thermografieverfahren aufgrund der langen Abkühlzeiten sehr langwierig. Zusammenfassend ist daher festzustellen, dass neben der energieaufwendigen Erwärmung der zu untersuchenden Flächen die langwierige Durchführung der Prüfung und die unzureichende Präzision bei der Untersuchung von Ablösungen an CFK-Stäben in Schlitzen durchaus nachteilig sind.
Weiterhin sind Prüfverfahren mittels Ultraschall für Verbundwerkstoffe bekannt. Beispielsweise ist aus dem Flugzeugbau die Anwendung trocken ankoppelnder Ultraschallsensoren zum Rissnachweis in mehrlagigen Aluminiumstrukturen bekannt. Dabei kommt das trockene elektromagnetische Senden und Empfangen, das so genannte EMUS- Verfahren zur Anwendung. Dabei wird in der obersten Schicht nach dem Prinzip der EMUS- Wandlung eine Ultraschallwelle angeregt. Dieses Verfahren kann jedoch nicht bei den im Bauwesen typischerweise verwendeten nichtmetallischen Materialien angewendet werden. Für das EMUS-Verfahren werden typischerweise Frequenzbereiche um 100 MHz verwendet. Weitere Ultraschallprüfverfahren nutzen die akustische Impedanz des zu prüfenden Werkstoffes aus. Zur Charakterisierung der Ergebnisse solcher impedanzabhängigen Verfahren ist jedoch ein Vergleichsprüfkörper erforderlich.
Im Hinblick auf das oben gesagte, schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 10 vor. Weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen, Einzelheiten, Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen.
In den beigefügten Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 ein Beispiel für einen Probekörper mit definierten Fehlstellen, der zur Erprobung der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Fig. 2 das Ergebnis einer Messung an einem Probekörper.
Fign. 3 und 4 eine Fotodokumentation mit Aufnahmen der Ausführung von Verstärkungsmaßnahmen sowie eines ersten Feldversuchs.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur ultraschallbasierten Detektion von Verbundstörungen bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst trockene Punktkontaktsensoren, die angepasst sind, horizontal polarisierte niederfrequente Transversalwellen in die oberste Schicht des Verbundes einzuleiten. Typischerweise ist die Vorrichtung angepasst, ein Ultraschallsignal mit Frequenzen im Bereich von 40 bis 60 kHz, insbesondere ungefähr 55 kHz bereitzustellen. Die Punktkontaktsensoren sind dabei als trocken ankoppelnde
Ultraschalltransversalwellensensoren ausgebildet. Diese Sensoren sind angepasst, um niederfrequente horizontal polarisierte Transversalwellen, so genannte SH-Plattenwellen, in der Sender-Empfänger-Echotechnik in die oberste Schicht des Verbundes einzuleiten. Gemäß einer Fortbildung der vorliegenden Erfindung kann die oben beschriebene Vorrichtung mit bekannten Scansystemen kombiniert werden. Insbesondere kann die obige Vorrichtung in ein bekanntes Scansystem integriert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Scannen vollautomatisiert durchgeführt werden.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Vorrichtung mehrere trockene Punktkontaktsensoren umfassen. Dabei kann die Anordnung der mehreren trockenen Punktkontaktsensoren zueinander so angepasst sein, dass oberflächennahe Ablösungen besonders gut detektiert werden. In einer andere Ausführungsform kann die Anordnung der mehreren trockenen Punktkontaktsensoren zueinander so angepasst sein, dass tiefer gelegene Schädigungen besonders gut detektiert werden. Gemäß einer Weiterbildung können beide Sensorkonfigurationen in einer gemeinsamen Vorrichtung bereitgestellt werden, um sowohl oberflächennahe als auch tieferliegende Fehlstellen gut detektieren zu können.
Bei einem Prüfverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden mittels einer geeigneten Vorrichtung, beispielsweise einer Vorrichtung gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, horizontal polarisierte niederfrequente Transversalwellen, so genannte SH-Plattenwellen, in Sender-Empfänger- Echotechnik in die oberste Schicht des Verbundes eingeleitet. Typischerweise weisen dabei die niederfrequenten Transversal wellen Frequenzen im Bereich zwischen 40 kHz und 60 kHz, insbesondere ungefähr 55 kHz auf. Dabei können Defekte sofort im B-Bild, d.h. dem Vertikalschnitt, der sich aus den aneinander gereihten Messkurven der Messpunkte entlang der vorgegebenen Messlinie ergibt, im Display angezeigt werden. Nachdem zuerst eine Triggergröße eingestellt wird, ist dann bei Vorliegen eines Defekts, zum Beispiel einer Verbundstörung, ein Signal im B-Bild vorhanden oder bei intaktem Verbund liegt kein Signal im B-Bild vor. Auf diese Weise gibt das B-Bild sofort in Echtzeit Auskunft über das Vorhandensein einer Fehlstelle. So kann beispielsweise direkt nach dem Erkennen einer Fehlstelle diese mit einem dichteren Messraster noch detaillierter untersucht werden. Gemäß einer Weiterbildung des erfindungs gemäßen Verfahrens kann aus den aufgenommen B- Bildern nachträglich ein C-BiId, d.h. ein Schnitt parallel zur Oberfläche, erstellt werden wenn mehrere parallele Linienscans aufgenommen wurden. Auf diese Weise lässt sich eine in Echtzeit im B-Scan detektierbare Verbundstörung nachträglich dreidimensional rekonstruieren.
Im Gegensatz zu den derzeit verwendeten aktiven Thermo grafie- Verfahren muss bei dem Prüfverfahren gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Oberfläche des Verbundes nicht mit Energieaufwand erhitzt werden und eine zu starke Erwärmung der Oberfläche ist ebenfalls ausgeschlossen. Gleichzeitig kann im Gegensatz zur EMUS-Wandlung die Prüfung unabhängig von der Art des Untergrundes ermittelt werden, insbesondere können nichtmetallische Verbünde untersucht werden. Weiterhin hat das beschriebene Verfahren den Vorteil, dass es mit bekannten Scansystemen kombinierbar und somit vollautomatisierbar ist. Ebenfalls ist das beschriebene Verfahren leicht erlernbar und kann nach kurzer Einführung durch einen Ultraschallfachmann beispielsweise von einem Brückenprüfer angewendet werden. Darüber hinaus benötigt man für die Prüfung CFK- verstärkter Stahlbetonkonstruktionen lediglich einen niederfrequenten Sensortyp in verschiedenen Anordnungsvarianten zur Detektion oberflächennaher Ablösungen und für das Detektieren von tiefer gelegenen Schädigungen. Schließlich ist das beschriebene
Prüfverfahren genauer als die bisher angewendeten Thermografieverfahren. So konnten Verbυndstörungen bis 1 cm2 sicher detektiert werden.
Beispiel
Fig. 1 zeigt einen Probekörper, in den definierte Fehlstellen zur Erprobung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingebracht wurden. Der Probekörper weist einen Grundkörper aus Beton auf, der eine Länge von 2000 mm und eine Breite von 600 mm aufweist. Der Grundkörper aus Beton weist weiterhin drei parallel zueinander angeordnete Längsnuten auf, die jeweils über die volle Länge von 2000 mm des Grundkörpers verlaufen und jeweils eine Breite von 15 mm aufweisen. In eine jeweilige der Längsnuten ist ein Stab aus CFK-Material eingeklebt. Auf diese Weise wird ein typischer Verbundwerkstoff, wie er bei der Verstärkung von Betonbrücken mit kohlefaserverstärkten Kunststoffen verwendet wird, simuliert.
Entlang der CFK-Stäbe sind gezielt Verbundstörungen als definierte Fehlstellen eingebracht. Dabei variieren sowohl der Typ als auch die Länge der Fehlstellen. So werden Fehlstellen in drei verschiedenen Längen (1 cm, 2,5 cm, 5 cm) bereitgestellt. Die jeweilige Länge der Fehlstelle kann in Fig. 1 anhand der Länge des der Fehlstelle zugeordneten farbigen Balkens abgelesen werden. Darüber hinaus werden vier verschiedene Typen von Fehlstellen verwendet. Typ A bezeichnet eine einseitig abgelöste Fehlstelle und wird durch einen blauen Balken gekennzeichnet. Fig. 1 zeigt eine Fehlstelle vom Typ A in der Schnittansicht, wobei die abgelöste Seite durch einen PU-Schaum simuliert wird. Die Fehlstelle vom Typ B ist einseitig und unten abgelöst und wird durch einen grünen Balken gekennzeichnet. Fehlstellen vom Typ C sind lediglich unten abgelöst und werden durch gelbe Balken gekennzeichnet. Fehlstellen vom Typ D sind vollständig abgelöst und werden durch rote Balken gekennzeichnet.
Fig. 2 zeigt das Ergebnis einer Messung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wurde der oben in Fig. 2 gezeigte CFK-Stab mit den entsprechenden definierten Fehlstellen vermessen. Darunter sind die aufgenommen B-Bilder der Ultraschallmessung gezeigt. Darin sind alle Fehlstellen vom Typ A sowie die Fehlstelle vom Typ D eindeutig erkennbar. Weiterhin sind die 2,5 cm und 5 cm großen Fehlstellen vom Typ B deutlich erkennbar. Ebenfalls deutlich erkennbar ist die 5 cm große Fehlstelle vom Typ C. Die 1 cm und 2,5 cm großen Fehlstellen vom Typ C sowie die lern große Fehlstelle vom Typ B sind deutlich schwächer sichtbar als die zuvor beschriebenen Fehlstellen von anderen Typen.
Jedoch kann eindeutig festgestellt werden, dass das oben beschriebene Verfahren zur sicheren Detektion von 1 cm2 großen Verbundstörungen geeignet ist.
Fig. 3 zeigt eine Fotodokumentation mit Aufnahmen der Ausführung von Verstärkungsmaßnahmen. Dabei zeigen Fign. 3(a) und 3(b) den Probekörper aus Beton, in der mit CFK-Stäben verstärkt wurde. Die Fign. 3(d), 3(e) und 3(f) zeigen die definierten Fehlstellen verschiednen Typs. In Fig. 3(c) sind typische Materialien und Werkzeuge gezeigt, wie sie bei der Präparation des Probekörpers verwendet wurden.
In Fig. 4 zeigen die Abbildungen (a) bis (c) weitere Aufnahmen des Probenkörpers. Die Fign. 4(d) bis 4(e) zeigen eine Fotodokumentation mit Aufnahmen eines ersten Feldversuchs.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Diese Ausführungsbeispiele sollten keinesfalls als einschränkend für die vorliegende Erfindung verstanden werden.
Claims
1. Verfahren zur Detektion von Verbundstörungen zwischen einem ersten Werkstoff und einem zweiten Werkstoff, umfassend die Schritte:
(a) Einleiten von horizontal polarisierten niederfrequenten Transversalwellen in eine Oberfläche des Verbundwerkstoffes;
(b) Detektieren eines Ultraschallechos der eingestrahlten niederfrequenten horizontal polarisierten Transversalwellen;
(c) Anzeigen des detektierten Ultraschallechos auf einem Anzeigegerät.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die niederfrequenten horizontal polarisierten Ultraschallwellen SH-Plattenwellen sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ultraschallwellen geführte Ultraschallwellen sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Frequenz des eingeleiteten Ultraschallsignals im Bereich von 40 kHz bis 60 kHz liegt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Frequenz des eingeleiteten Ultraschallsignals ungefähr 55 kHz beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein B-Bild des Verbundwerkstoffs aufgenommen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend die Erstellung eines C-Bilds aus vorher aufgenommenen parallelen Linienscans.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbundwerkstoff lediglich nichtmagnetische Komponenten umfasst.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbundwerkstoff lediglich nichtmetallische Komponenten umfasst.
10. Vorrichtung zur Detektion von Verbundstörungen in einem Verbundwerkstoff, umfassend zumindest einen trockenen Punktkontaktsensor, der angepasst ist, horizontal polarisierte niederfrequente Transversalwellen in die oberste Schicht des Verbundwerkstoffes einzuleiten.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Sensor angepasst ist, SH-Plattenwellen in die oberste Schicht des Verbundwerkstoffes einzuleiten.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Punktkontaktsensor angepasst ist, das Ultraschallsignal in der Sender-Empfänger-Echotechnik einzuleiten und zu detektieren.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Sensor angepasst ist, ein Ultraschallsignal im Frequenzbereich von 40 kHz bis 60 kHz in den Verbundwerkstoff einzuleiten.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Sensor angepasst ist, ein Ultraschallsignal von ungefähr 55 kHz in die oberste Schicht des Verbundwerkstoffs einzuleiten.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Vorrichtung mehrere trockene Punktkontaktsensoren umfasst.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Anordnung der mehreren trockenen Punktkontaktsensoren zueinander so angepasst ist, dass oberflächennahe Ablösungen besonders gut detektiert werden.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Anordnung der mehreren trockenen Punktkontaktsensoren zueinander so angepasst ist, dass tiefer gelegene Schädigungen besonders gut detektiert werden.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/745,499 US8490493B2 (en) | 2007-11-30 | 2008-11-24 | Device and method for the detection of composite defects |
EP08853437A EP2227688A1 (de) | 2007-11-30 | 2008-11-24 | Vorrichtung und verfahren zur detektion von verbundstörungen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007057696.1 | 2007-11-30 | ||
DE102007057696A DE102007057696A1 (de) | 2007-11-30 | 2007-11-30 | Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Verbundstörungen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2009068507A1 true WO2009068507A1 (de) | 2009-06-04 |
Family
ID=40428474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2008/066097 WO2009068507A1 (de) | 2007-11-30 | 2008-11-24 | Vorrichtung und verfahren zur detektion von verbundstörungen |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8490493B2 (de) |
EP (1) | EP2227688A1 (de) |
DE (1) | DE102007057696A1 (de) |
WO (1) | WO2009068507A1 (de) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013103773B3 (de) * | 2013-04-15 | 2014-06-12 | Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, dieses vertreten durch den Präsidenten der BAM, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung | Nachweisverfahren einer Rissbildung in intransparenten Verbundstrukturen durch optische Auswertung der Rissbildung in einer transparenten Indikatorschicht zur Zustandsüberwachung, zugehörige Vorrichtung und Kit |
WO2015168170A1 (en) | 2014-04-29 | 2015-11-05 | NLA Diagnostics LLC | Apparatus and method for non-destructive testing of concrete |
CN105021703A (zh) * | 2015-08-07 | 2015-11-04 | 中国兵器工业集团第五三研究所 | 一种薄壁金属与非金属粘接质量超声c扫描成像检测方法 |
US10126271B2 (en) | 2015-09-15 | 2018-11-13 | NLA Diagnostics LLC | Apparatus and method for non-destructive testing of materials |
CN111208195B (zh) * | 2018-11-22 | 2022-07-19 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 胶接质量的检测结构以及检测方法 |
CN111796026A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-20 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | 一种复合材料缺陷评估方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5383365A (en) * | 1992-09-17 | 1995-01-24 | The Babcock & Wilcox Company | Crack orientation determination and detection using horizontally polarized shear waves |
DE19512176A1 (de) * | 1995-03-31 | 1996-03-28 | Siemens Ag | Verfahren und Prüfeinrichtung zur zerstörungsfreien Ultraschallprüfung eines Werkstückes |
DE10104610A1 (de) * | 2001-02-02 | 2002-08-08 | Bosch Gmbh Robert | Ultraschall-Sensoranordnung für horizontal polarisierte Transversalwellen |
JP2003161613A (ja) * | 2001-11-27 | 2003-06-06 | Nisshin Kogyo Kk | コンクリート構造物の欠陥検出方法 |
JP2005274227A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Osaka Gas Co Ltd | 管体の超音波探傷検査方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE8000410L (sv) * | 1979-01-20 | 1980-07-21 | Lambda Ind Science Ltd | Sprickdetektor |
US4514688A (en) * | 1980-06-23 | 1985-04-30 | Summagraphics Corporation | Digital tablet system with calibration means |
US4707652A (en) * | 1983-11-30 | 1987-11-17 | Philip Morris Incorporated | Impurity detector measuring parallel polarized scattered electromagnetic radiation |
US5619423A (en) * | 1994-01-21 | 1997-04-08 | Scrantz; Leonard | System, method and apparatus for the ultrasonic inspection of liquid filled tubulars and vessels |
US5497100A (en) * | 1994-10-17 | 1996-03-05 | Hughes Aircraft Company | Surface condition sensing system |
JP3478974B2 (ja) * | 1998-07-22 | 2003-12-15 | 日本プラスト株式会社 | 自動車用ステアリングホイール |
DE10019497C2 (de) * | 2000-04-19 | 2002-03-21 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Wickelhärte einer Papierrolle |
DE102006003978A1 (de) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur zerstörungsfreien Untersuchung eines wenigstens einen akustisch anisotropen Werkstoffbereich aufweisenden Prüfkörpers |
DE102006010010A1 (de) * | 2006-03-04 | 2007-09-06 | Intelligendt Systems & Services Gmbh & Co Kg | Verfahren zur Ultraschallprüfung eines Werkstückes in einem gekrümmten Bereich seiner Oberfläche und zur Durchführung des Verfahrens geeignete Prüfanordnung |
-
2007
- 2007-11-30 DE DE102007057696A patent/DE102007057696A1/de not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-11-24 WO PCT/EP2008/066097 patent/WO2009068507A1/de active Application Filing
- 2008-11-24 EP EP08853437A patent/EP2227688A1/de not_active Withdrawn
- 2008-11-24 US US12/745,499 patent/US8490493B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5383365A (en) * | 1992-09-17 | 1995-01-24 | The Babcock & Wilcox Company | Crack orientation determination and detection using horizontally polarized shear waves |
DE19512176A1 (de) * | 1995-03-31 | 1996-03-28 | Siemens Ag | Verfahren und Prüfeinrichtung zur zerstörungsfreien Ultraschallprüfung eines Werkstückes |
DE10104610A1 (de) * | 2001-02-02 | 2002-08-08 | Bosch Gmbh Robert | Ultraschall-Sensoranordnung für horizontal polarisierte Transversalwellen |
JP2003161613A (ja) * | 2001-11-27 | 2003-06-06 | Nisshin Kogyo Kk | コンクリート構造物の欠陥検出方法 |
JP2005274227A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Osaka Gas Co Ltd | 管体の超音波探傷検査方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
M FORTUNKO C M; KING R B; TAN M: "Nondestructive evaluation of planar defects in plates using low-frequency shear horizontal waves", JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, vol. 53, no. 5, May 1982 (1982-05-01), pages 3450 - 3458, XP002521631 * |
M. LEHMANN, A. BÜTER, B. FRANKENSTEIN, F. SCHUBERT, B. BRUNNER: "Monitoring System for Delamination Detection ? Qualification of Structural Health Monitoring (SHM) Systems", CONFERENCE ON DAMAGE IN COMPOSITE MATERIAL CDCM 2006, September 2006 (2006-09-01), Stuttgart, XP007907919, Retrieved from the Internet <URL:http://www.ndt.net/article/cdcm2006/papers/lehmann.pdf> * |
SU ET AL: "Assessment of delamination in composite beams using shear horizontal (SH) wave mode", COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY, ELSEVIER, vol. 67, no. 2, 8 December 2006 (2006-12-08), pages 244 - 251, XP005798968, ISSN: 0266-3538 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102007057696A1 (de) | 2009-06-10 |
US8490493B2 (en) | 2013-07-23 |
EP2227688A1 (de) | 2010-09-15 |
US20110088472A1 (en) | 2011-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69814601T2 (de) | Magnetometrische detektion von ermüdungsschäden in flugzeugen | |
WO2009068507A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur detektion von verbundstörungen | |
DE102011080985A1 (de) | Verfahren zur Prüfung eines Bauteils aus einem Faserverbundwerkstoff | |
DE3419515A1 (de) | Verfahren zum bestimmen der schallimpedanz eines materials | |
DE102012016607B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung der Kalibrierung von Phased-Array-Scherwellenkanälen zur Prüfung von Vierkantstäben | |
WO2006074690A1 (de) | Thermographie- verfahren und - vorrichtung zur bestimmung des schädigungszustandes eines bauteiles | |
DE102018131948B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Detektieren eines Schlagereignisses sowie ein Fahrzeug hierzu | |
DE2129110A1 (de) | Verfahren zum Überprüfen von metallischen Schweißungen | |
EP3736556A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum erkennen von oberflächenfehlern | |
EP1484165A2 (de) | Verfahren zur Überwachung der Herstellung eines Bauteils aus einem faserverstärkten Werkstoff | |
EP1890140A1 (de) | Verfahren zum Prüfen der Gefügestruktur einer Schweissverbindung | |
DE102010018980B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Verbindungseigenschaften eines Werkstoffverbundes | |
EP2572871A2 (de) | Textilverstärkter Faserverbund sowie Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Faserorientierung und Lagenaufbau in Bauteilen aus textilverstärkten Verbundwerkstoffen | |
EP2609421B1 (de) | Automatische prüfkopfpositionsabhängige einschallwinkelverstellung für ultraschallprüfköpfe | |
DE3427145A1 (de) | Verfahren zur pruefung von werkstuecken | |
DE102007011445A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von Hohlprofilen | |
DE102006040869B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Detektierung eines Fehlers in einem schichtartigen nichtmetallischen Prüfling | |
DE19640859A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Feststellung des Werkstoffzustands in Bauteilen | |
EP3111208B1 (de) | Verfahren zur prüfung eines werkstücks mittels ultraschall | |
DE3935956C1 (en) | Method of ultrasonic testing of building materials using transformer - which is placed against building surface and speed indicator used to determine fibre length to width ratio | |
EP0354550A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Halbzeugen oder Bauteilen | |
DE102020116174A1 (de) | Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von insbesondere flächig ausgebildeten Objekten aus einem Faserverbundwerkstoff | |
EP1574846A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von Fehlern in Eisenbahnschienen | |
WO2019129499A1 (de) | Verfahren sowie vorrichtung zur berührungslosen zerstörungsfreien untersuchung eines werkstückes | |
DE102018222369B3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines Objekts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 08853437 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
REEP | Request for entry into the european phase |
Ref document number: 2008853437 Country of ref document: EP |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2008853437 Country of ref document: EP |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 12745499 Country of ref document: US |