Quantitative spektrale Auswertung nichtlinearer Ultraschall- und Körperschwingungen zur Bewertung von Fügeverbindungen und Materialschädigungen

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Lineare Ultraschallverfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung versagen weitgehend bei der Beurteilung von Haftfestigkeiten in Fügeschichten sowie bei der Detektion von Rissen mit geschlossenen Flanken und der Früherkennung von Materialermüdung z.B. in Form von Mikrorissfeldern. Derartige Kontakte in Komponenten übertragen den Ultraschall gut, zeigen dabei aber nichtlinear elastisches Verhalten, das Effekte wie die Erzeugung von höheren und sub-harmonischen Frequenzen oder von Mischfrequenzen eines eingeschallten Signals, die Verschiebung von Resonanzen zu tieferen Frequenzen mit steigender Anregungsamplitude, amplitudenabhängige Dämpfung, Nachhall- und Relaxationsverhalten etc. zur Folge hat. In diesem Vorhaben soll der Frequenzinhalt nichtlinearer Ultraschall- und Körperschwingungen bestimmt, die Ergebnisse im Hinblick auf ihre qualitative und quantitative Aussagekraft für die zerstörungsfreie Prüfung untersucht und geeignete Auswerteverfahren für verschiedene Prüfprobleme entwickelt, optimiert und implementiert werden. Die Spektralanalyse erfolgt sowohl mit der konventionellen Fourier- als auch mit der Hilbert-Huang-Transformation, die Rauschunterdrückung in Signalen und damit Kontrastanhebung in den Ergebnissen verspricht. Vor- und Nachteile der Signalverarbeitungsverfahren werden untersucht.