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Dokument Type: Doctoral Thesis
Title: Entwicklung einer intelligenten Struktur : eine Kombination globaler und lokaler Verfahren zur Schadensdiagnose
Authors: Mengelkamp, Gregor 
Institute: Institut für Mechanik und Regelungstechnik - Mechatronik 
Free keywords: Lamb-Wellen, intelligente Struktur, structural health monitoring
Dewey Decimal Classification: 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
GHBS-Clases: ZMA
Issue Date: 2006
Publish Date: 2006
Abstract: 
Während in der Vergangenheit oftmals die technische Umsetzbarkeit einer Produktidee im
Vordergrund stand, entscheidet gegenwärtig und zukünftig wohl in zunehmenden Maße die
Höhe der Betriebskosten über den wirtschaftlichen Erfolg eines Produktes. Die Lösung dieses
Problems stellen u.a. die Prinzipien und Konzepte, die unter dem Oberbegriff Leichtbau
bekannt geworden sind, dar. Vornehmlich beschäftigt sich der Leichtbau damit, das
Strukturgewicht und die damit eng verknüpften Betriebskosten zu reduzieren ohne dabei die
technologischen Eigenschaften zu verschlechtern. Möglich wird dies jedoch erst durch eine
schadenstolerante Auslegung, d.h. das bewusste in Kauf nehmen eines möglichen Schadens
noch während der Produktlebensdauer. Die Überwachung von Strukturen ist Gegenstand des
sogenannten Structural Health Monitoring (SHM), das alle Verfahren, Entwicklungen und
Forschungsaktivitäten auf diesem Gebiet umfasst.

In dieser Arbeit wird zunächst ein Überblick über die derzeitig auf dem Gebiet des Structural
Health Monitoring stattfindende Forschung gegeben. Der Fokus richtet sich dabei
insbesondere auf die globalen und lokalen Verfahren, die im weiteren Verlauf der Arbeit zur
Entwicklung einer Intelligenten Struktur genutzt werden sollen. Unter Intelligenten Strukturen
versteht der Verfasser Strukturen, die, mit Aktoren, Sensoren und Auswertealgorithmen
ausgestattet, in der Lage sind, selbstständig über ihren Zustand Auskunft zu geben.

Im Grundlagenteil der Arbeit werden die theoretischen Voraussetzungen und die
physikalischen Wirkprinzipien, auf denen die eingesetzten und entwickelten Verfahren
basieren, zusammengefasst. Im Anschluss daran wird die im Rahmen dieser Arbeit
entwickelte Intelligente Struktur vorgestellt. Die letzten beiden Kapitel zeigen schließlich die
Leistungsfähigkeit dieser Struktur und geben einen Ausblick auf die noch zu leistende
Forschungsarbeit.

To realise a product idea in the best technical way has been the dominating thought of the
past, whereas today it becomes more and more likely that the operating costs will decide
about the economical success of a product. The solution of this problem could be found in the
principals and concepts developed in the context of the idea of a lightweight construction. The
mayor concern of such a construction is to reduce structural weight - and at the same time
related operational costs - without decreasing technological properties. This goal can only be
achieved by taking into account that a damage may already occur within economic life-time.
Such a concept may then be called a “damage tolerant design”. The monitoring of structures
describes the topic of the so-called “structural health monitoring” (SHM), which includes all
methods, developments and research activities in this field.

The paper starts with an overview of today’s research activities in the field of structural health
monitoring. The focus is directed to global and local methods that will later be used for the
development of a smart structure. The author defines a smart structure as a structure that is
equipped with sensors and actuators and that includes all algorithms to perform a self
diagnosis.

The basics of this paper describe the theory and the physical mechanisms the used and
developed methods are based on. After that the developed smart structure will be introduced.
The last two chapters finally show the performance of the smart structure and give an outlook
on the research activities that still have to be done.
URN: urn:nbn:de:hbz:467-2429
urn:nbn:de:hbz:467-2429
URI: https://dspace.ub.uni-siegen.de/handle/ubsi/242
License: https://dspace.ub.uni-siegen.de/static/license.txt
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