Wissensbasierte Automatisierung und kontinuumsmechanische Erweiterung der Ultraschall-Eigenspannungsanalyse zur Beschreibung des Spannungszustands im gesamten Bauteil

Abstract

Ultraschallverfahren werden zur experimentellen Bestimmung von Eigenspannungen in technischen Bauteilen eingesetzt. Die Auswertung der Messdaten in den grundlegenden Zusammenhängen setzt jedoch spezifische Fachkenntnisse voraus, um übereinstimmende Ergebnisse mit den etablierten Verfahren zu erhalten. Ziel dieser Arbeit ist es, eine vereinfachte Nutzung der grundlegenden Auswertebeziehungen durch den Einsatz von Softwaremodulen zu ermöglichen. Ziel ist es auch, aus Ergebnissen an einer begrenzten Anzahl von Messpositionen eine bauteilabdeckende Aussage über den Spannungszustand treffen zu können. Die im Rahmen dieser Arbeit erzielte Verbesserung ist die Entwicklung einer wissensbasierten Softwareroutine zur Unterstützung einer automatisierten Spannungsanalyse, die auch von Nichtexperten durchgeführt werden kann. Die menügeführte Vorgehensweise zur Auswertung der Messdaten beinhaltet Anleitungen zur Berücksichtigung von Materialeinflüssen und gewährleistet durch die gleichartige Durchführung objektive Ergebnisse. Auf Basis der an den Messpositionen bestimmten Spannungen werden darüber hinaus Rekonstruktionsmethoden angewandt, um geschlossene Spannungsprofile im Bauteil zu erzeugen. Die interpolierten und approximierten Spannungsprofile werden in der spannungsanalytischen Anwendung gegeneinander bewertet.

Ultrasonic methods provide the feasibility of experimental residual stress determination in technical components. Specific background knowledge is necessary to evaluate the basic equations using measuring data in this way that the results are equal to the results of the established methods. It is the purpose of this work to enable a simplified use of the basic evaluation equations by applying software modules. It is also purpose to give information about the stress state in the whole component based on a limited number of results at the measuring points. The further development of this work is making available a knowledge-based software package to assist an automated ultrasonic residual stress analysis. By processing measuring data the menu-driven procedure includes instructions to separate material influences. Furthermore, the procedure ensures objective results due to the uniform handling. Based on the evaluated stresses at the measuring points reconstruction methods are used to generate continuous stress states in the component. The interpolated and approximated stress states are evaluated against each other by stress detection application.