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Bause, Fabian: Ein ultraschallbasiertes inverses Messverfahren zur Charakterisierung viskoelastischer Materialparameter von Polymeren. Paderborn, 2016
Inhalt
Kurzfassung
Abstract
Vorwort
Inhaltsverzeichnis
Symbolverzeichnis
Einleitung
Grundlagen viskoelastischer Materialien
Grundlegende Merkmale polymerer Werkstoffe
Grundbegriffe der Kontinuumsmechanik
Grundlagen der linearen Viskoelastizität
Analogiemodelle der Makromechanik
Zeit-Temperatur-Superpositionsprinzip
Stand der Forschung zur Materialparameterbestimmung und akustischer Wellenausbreitung
Materialparameterbestimmung
Auswahl standardisierter Prüfverfahren
Ultraschallbasierte Prüfmethoden
Modellierung geführter Wellenausbreitung
Transiente Finite Elemente Simulation in viskoelastischen Medien
Grundgleichungen und das Rayleigh-Dämpfungsmodell in der Finite Elemente Methode
Zeit-kausale viskoelastische Dämpfung in der Finite Elemente Methode
Wellenausbreitung in viskoelastischen Medien
Implikationen viskoelastischer Medien auf die Wellengleichungen
Viskoelastische Materialmodelle für die Simulation akustischer Wellen in Polymeren
Viskoelastische Re-Interpretation der Rayleigh-Dämpfung
Diskussion des fraktionalen Zener-Modells
Generalisierung auf dreidimensionale Betrachtungen und Diskussion der Anisotropie
Simulation transienter Signale im viskoelastischen Wellenleiter
Halb-analytischer Ansatz in der Scaled Boundary FEM
Methode der Modalen Expansion
Validierung der Methode
Realisierung des inversen Messverfahrens
Lösungsansatz
Betrachtung als nichtlineares inverses Problem
Konzept des inversen Messverfahrens
Konzeption und Funktionalität des Versuchsaufbaus
Thermokammer und Temperaturregelung
Handyscope HS5
Messeffekt und Probekörperdimensionierung
Schallsender und -empfänger
Anforderungen und gegenständlicher Entwurf
Modellierung
Identifikation der Schallwandler
Anpassnetzwerke
Sende- und Empfangselektronik
Entwurf und Realisierung des Leistungsverstärkers
Identifikation
Analyse des Messsystems im Zeitbereich
Transiente Betrachtung der aufgestellten Modelle des Messsystems
Justierung der Messstrecke
Sensitivitätsanalyse
Betrachtungen am elastischen transversal isotropen Material
Betrachtungen am viskoelastischen quasi-isotropen Material
Inverses Problem
Startwertschätzverfahren
Optimierungsstrategie
Messunsicherheiten
Unsicherheiten der genutzten Messinformationen
Unsicherheit der Messgrößen
Messergebnisse
Experimentelle Vorgehensweise
Auswertung exemplarischer Proben
Polypropylen
Polyamid 6
Polyetheretherketon
Diskussion der Übertragbarkeit der Messergebnisse
Betrachtung von Plattenstrukturen
Dynamisch Mechanische Analyse
Zusammenfassung und Ausblick
Mathematischer Anhang
Fraktionale Ableitungen
Mittag-Leffler-Funktion
Algorithmisches Differenzieren
Technischer Anhang
Elastische Eigenschaften transversal isotroper Medien
Berechnung der Temperaturverteilung in Probekörpern
Modellierung eines 0-3 Komposit
Longitudinal- und Transversalwellengeschwindigkeit polymerer Werkstoffe
Zusammenfassung aller direkten Messgrößen an den Piezokompositen
Parameterschätzung des Leitungsmodells für eine RG174 Leitung
Zusammenstellung der Ergebnisse der Schallwandler-Modell-Identifikation
Butterworth-van-Dyke-Modell
IIR-Filterkoeffizienten der identifizierten Verstärkerschaltungen
Methoden zur angepassten Sendesignalberechnung
Analytische Korrelation
Synchrosqueezed Wavelet Transform
Die Wigner-Ville-Verteilung
Grundkonzept des GUM
Zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse der Materialparametercharakterisierung
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Literaturverzeichnis
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