Mess- und simulationstechniche Bestimmung der Materialkennwerte von Piezokeramik-Metall- und Piezokeramik-Kunststoff-Werkstoffverbunden

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Die Entwicklung von adaptiven Werkstoffverbunden erfordert deren Charakterisierung an-hand ihrer Materialtensoren (elastisch, piezoelektrisch, dielektrisch). Da es für die Ermittlung solcher Tensorwerte nur Verfahren für Bulk-Materialien gibt, nicht jedoch für Werkstoffverbunde, soll im Rahmen des Projektes eine entsprechende neue, auf moderner Messtechnik und inversen Verfahren beruhende Methodik entwickelt werden. Dazu müssen an Werkstoffverbunden Messungen (elektrische Impedanz, mechanische Auslenkun-gen, etc.) vorgenommen werden. Daran anschließend werden mit Hilfe inverser Verfahren und spezieller Finite-Elemente-Rechnungen aus diesen Messwerten die Tensorwerte der Piezokeramik sowie der sie umgebenden nicht-piezoelektrischen Materialien errechnet. Im Zuge der Anwendung von inversen Verfahren ist es notwendig, die piezoelektrischen Wandler im Verbund mit ihrer Umgebung numerisch möglichst genau und effizient mittels finiter Elemente zu berechnen. Dabei müssen, je nach Verbundtyp und Anwendung, die Materialnichtlinearitäten der Wandler sowie u. U. auch die Schallabstrahlung in der numerischen Simulation mit erfasst werden.