Wellenleiterbasiertes inverses Verfahren zur Bestimmung elastischer und viskoelastischer Materialparameter plattenförmiger Polymer-Proben / von Sarah Johannesmann, M.Sc. ; Erster Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Bernd Henning, Zweiter Gutachter: Prof. Dr. Stefan J. Rupitsch. Paderborn, 2024
Inhalt
- Vorwort
- Kurzfassung
- Abstract
- Inhaltsverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen und Symbole
- Einleitung
- Akustische Wellen in Festkörpern
- Grundbegriffe der Festkörpermechanik
- Materialverhalten
- Ideal-elastisches Materialverhalten
- Viskoelastisches Materialverhalten
- Makromechanische Dämpfungsmodelle
- Akustische Plattenwellenleiter
- Finite-Elemente-Methode
- Stand des Wissens
- Inverses Problem
- Messverfahren zur akustischen Materialparameterbestimmung
- Dämpfungsmodelle
- Das fraktionale Zener-Modell zur Modellierung von Polymeren
- Fraktionales Zener-Modell für Kompressions- und Scherbewegungen
- Wellenleitersimulationsverfahren
- Inverses Verfahren zur Identifikation elastischer Materialparameter
- Lösungsansatz
- Vorwärtsmodell
- Funktionalität und Aufbau des Messsystems
- Experimentelle Vorgehensweise
- Validierung von Dispersionsabbildungen an FEM-Simulation
- Signalvorverarbeitung
- Reproduzierbarkeit der Messung
- Sensitivität der Schallgeschwindigkeiten
- Startwerte
- Startwertbestimmung im Zeit-Ortsbereich
- Startwertbestimmung im Frequenz-Wellenzahlbereich
- Vergleich der Startwertbestimmung
- Zielfunktion
- Optimierung
- Unsicherheitsbetrachtung
- Modellierung der Unsicherheitsbeiträge
- Messunsicherheiten der Schallgeschwindigkeiten durch Monte-Carlo-Simulation
- Ergebnisse
- Identifikation richtungsabhängiger Materialparameter
- Inverses Verfahren zur Identifikation viskoelastischer Materialparameter
- Berücksichtigung von Dämpfung im Vorwärtsmodell
- Konvergenz unter Berücksichtigung von Dämpfung
- Bestimmung der modalen Dämpfung aus Messdaten
- Parameterstudie viskoelastischer Materialparameter
- Startwerte für Dämpfungsparameter
- Vergleich verschiedener Optimierungsstrategien
- Aspekte der Optimierung
- Beschreibung der Optimierungsstrategien
- Vergleich der Optimierungsergebnisse
- Plausibilitätsprüfung der Ergebnisse im Transmissionsmessverfahren
- Anwendung des Verfahrens auf Polyamid 6
- Zusammenfassung und Ausblick
- Literaturverzeichnis
- Anhang