Entwicklung eines Sensors auf der Basis piezoelektrischer Polymerfolien zur In- situ - Messung von Spannungsintensitätsfaktoren bei Ermüdungsrisswachstum:
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| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Freiberg
Techn. Univ. Bergakad. Freiberg
2013
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| Edition: | 1. Aufl. |
| Series: | Berichte des Instituts für Mechanik und Fluiddynamik
H. 11 |
| Subjects: | |
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| Physical Description: | VIII, 120 S. Ill., graph. Darst., Kt. 205 mm x 145 mm, 300 g |
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 STAND DER FORSCHUNG 1
1.2 AUFGABENSTELLUNG UND ZIELE 2
1.3 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN PIEZO-, PYRO- UND FERROELEKTRISCHER
MATERIALIEN 3
1.3.1 DIELEKTRIZITAET 3
1.3.2 PIEZOELEKTRIZITAET 4
1.3.3 FERROELEKTRIZITAET UND FERROELASTIZITAET 5
1.3.4 PYROELEKTRIZITAET 6
1.4 PVDF ALS SENSORWERKSTOFF 6
2 GRUNDLAGEN 8
2.1 ELEKTROMECHANIK 8
2.1.1 ELEKTROSTATIK 8
2.1.2 KONTINUUMSMECHANIK 10
2.1.3 MATERIALGESETZE (THERMODYNAMIK PIEZOELEKTRISCHER FESTKOERPER) 14
2.2 LINEAR-ELASTISCHE BRUCHMECHANIK 18
2.3 EBENE (ZWEIDIMENSIONALE) PROBLEME 20
2.3.1
KOLOSOV
-GLEICHUNGEN FUER ISOTROPE WERKSTOFFE 20
2.3.2 ANWENDUNG DER KONFORMEN ABBILDUNG 22
2.3.3 TRANSFORMATION
VON KOLOSOVSCHEN
GLEICHUNGEN 23
2.3.4 UNENDLICHE EBENE MIT EINEM RISS
(GRIFFITH
-RISS) 23
2.3.5 RISSNAHFELDSPANNUNGEN UND DIE WLU
.IAMS
-REIHE 25
2.4 PLATTENBIEGUNG 27
2.4.1 KLASSISCHE BIEGETHEORIE DUENNER PLATTEN 28
2.4.2 SPANNUNGSINTENSITAETSFAKTOREN FUER RISS IN EINER UNENDLICHE PLATTE
31
2.4.3 BIEGUNG SCHUBELASTISCHER PLATTEN NACH MINDLIN 32
2.5 INVERSES PROBLEM 34
2.5.1 MESSTECHNIK 36
2.5.2 SPANNUNGSMESSUNG 37
2.5.3 LADUNGSMESSUNG 37
3 SENSORKONZEPT FUER RISS IN SCHEIBEN 39
3.1 ANALYTISCHE VORBETRACHTUNGEN 39
3.1.1 ELEKTRISCHE POTENTIALMESSUNG 40
3.1.2 LADUNGSMESSUNG 41
3.1.3 KOORDINATENTRANSFORMATION 42
3.1.4 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN ELEKTRISCHEN SIGNALEN UND -FAKTOREN 43
3.2 INVERSES PROBLEM 44
IFL
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IV
INHALTSVERZEICHNIS
3.2.1 SIMULATION VON MESSFEHLERN 47
3.3 MINIMALE RISSLAENGE 49
3.4 EINFLUSS DER ELEKTRODENGROESSE 49
3.5 NUMERISCHE SIMULATIONEN DES SYSTEMS STRUKTUR-SENSORFOLIE 50
3.5.1 FEM-MODELL 50
3.6 ERPROBUNG DER MESSMETHODE AM GRLFFLTH-RISS 53
3.6.1 THEORETISCHE GENAUIGKEIT DER MESSMETHODE 53
3.6.2 TESTRECHNUNGEN : 55
4 SENSORKONZEPT FUER DIE BIEGUNG VON PLATTEN MIT RISS 62
4.1 RISSNAHFELDLOESUNG NACH DER KLRCHHOFF-PLATTENTHEORIE 62
4.2 SENSORKONZEPT FUER DIE SCHUBSTARRE PLATTENTHEORIE (KIRCHHOFF) 64
4.3 SENSORKONZEPT FUER DIE SCHUBELASTISCHE PLATTENTHEORIE (MINDLIN) 70
5 MATRIXMESSMETHODE 74
5.1 VERTEILUNG DER LADUNG IN DER FOLIE (KONDENSATOMIODELL) 75
5.1.1 2,2-MESSMATRIX 75
5.1.2
M, N
-MESSMATRIX 77
5.2 SIMULATION DES AUSLESEVERFAHRENS EINER MESSMATRIX 79
5.2.1 2,2-MESSMATRIX 79
5.2.2
M,N-
MESSMATRIX 80
5.3 EINZELNE MESSSIGNALE UND GEMESSENE WERTE 81
5.4 LOESUNG DES INVERSEN PROBLEMS MIT DER MATRIXMESSMETHODE 82
5.4.1 ALLSEITIGER ZUG UND MIXED-MODE-BELASTUNG EINER UNENDLICHEN SCHEIBE
83
6 WEG ZUR TECHNISCHEN UMSETZUNG DES SENSORKONZEPTES 87
ZUSAMMENFASSUNG 91
ANHANG 93
A.L MATERIALKONSTANTEN PVDF 93
A.2 WILLIAMS-KOEFFIZIENTEN DER ANALYTISCHEN LOESUNG DES GRIFFITH-RISSES
93
A.3 WLLLIAMS-KOEFFIZIENTEN DER ANALYTISCHEN LOESUNG BEI EINER UNENDLICHEN
PLATTE MIT EINEM
RISS UNTER ALLSEITIGER BIEGUNG UND TORSION 95
A.4 FEHLERDIAGRAMME FUER DIE APPROXIMATION DER ANALYTISCHEN LOESUNG DES
GRIFFITH-RISSES
DURCH DIE WILLIAMSSCHE REIHENENTWICKLUNG 97
A.5 RISSNAHFELDLOESUNG NACH DER MINDLINSCHEN PLATTENTHEORIE 101
LITERATURVERZEICHNIS 114
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