Akustische Nichtlinearität als selektiver Defektindikator in der zerstörungsfreien Prüfung

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Konventionelle Ultraschallprüf- und Messgeräte basieren auf der linearen elastischen Antwort von Materialien: Beeinflussung von Schallgeschwindigkeit und Dämpfung elastischer Wellen durch Materialveränderungen und Defekte. Das ZfP-Verfahren, das in diesem Projekt vorgeschlagen wird, beruht hingegen auf nichtlinearem Defektverhalten, der Erzeugung neuer Frequenzkomponenten aus einem monofrequenten Eingangssignal. Die lokale Nichtlinearität generiert Höherharmonische, Mischfrequenzen sowie Subharmonische und zeigt dadurch unmittelbar Schwachstellen in Werkstoffen oder Bauteilen. Aufbauend auf Laserinterferometrie und luftgekoppeltem Ultraschall soll ein praktisch einsetzbares nichtlineares Messverfahren zur Defekterkennung entwickelt, charakterisiert und an modernen Werkstoffen erprobt werden. Zur Absicherung des Verständnisses wird auf der Basis eines mechanischen Dioden-Modells (Gleichrichter) und nichtlinearer Resonanz ein phänomenologisches Modell entwickelt, dessen Vorhersagen der Optimierung der Parameter im experimentellen Einsatz der nichtlinearen ZfP dienen. Die praktische Erprobung beinhaltet auch eine bildgebende Darstellung von Defekten in High-Tech Werkstoffen vom Bauwesen über den Automobilbau bis zur Luftfahrtindustrie.