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Betreuung: Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Bernhard Zagar
Im Zuge dieser Bachelorarbeit wurde ein optisches Verfahren zur Risswachstumsdetektion von Kunststoffprobekörpern unter simultaner mechanischer Beanspruchung (Zugwechsellast) bei unterschiedlichen Umgebungsmedien (z.B. flüssige Kohlenwasserstoffe) entwickelt. Zur Realisierung des Messverfahrens wurde sowohl eine maßgeschneiderte Software (via LabView) entwickelt als auch ein dafür geeignetes Bildverarbeitungsystem (inkl. Hardware) implementiert. Das entwickelte System erlaubt eine automatische Messwerterfassung (Lastwechselspiele, Risslänge, Rissöffnung usw.) in Echtzeit, wobei das sinusoidale Kraftsignal eines elektrodynamischen Prüfsystems permanent abgetastet (tracking) und bei maximaler Auslenkung ein Bild aufgenommen wird.
Die softwaretechnische Auswertung (Vermessung inkl. Verzerrungskorrektur) erfolgt über eine Kalibrierung der aufgenommenen (Risswachstums-) Bilder, mit einem vor der Messung aufgenommenem Referenzbild (Kalibriergitter) mit bekannter Geometrie. Daraus erfolgt die graphische Darstellung der ermittelten Risswachstumsgeschwindigkeit (da/dN) in definiert temperierten Umgebungsmedien über einen bruchmechanischen Parameter (Spannungsintensitätsfaktor K). Diese Darstellung ermöglicht das Ablesen risswachstumskinetischer Größen, welche zu einer Lebensdauerberechnung von Bauteilen unter ähnlicher Beanspruchung (Spannung bzw. Umgebungsmedium) herangezogen werden können.
Abbildung 1: Anordnung der Kameras und der Beleuchtungen.
Abbildung 2: Gesamter Aufbau zur Durchführung der Versuchsreihen (Experimente).
Diese Bachelorarbeit ist im Rahmen des APMT Projektes (Advanced Polymeric Materials and Process Technologies) in Zusammenarbeit mit dem Institute of Polymeric Materials and Testing, JKU entstanden.
Im Weiteren werden die optisch ermittelten Risslängen (direkte Methode) und Messwerte aus einem indirekten Verfahren zur Risslängendetektion (Rissnachgiebigkeit via Extensometer) gegenübergestellt. Letzteres ist nur im Umgebungsmedium Luft realisierbar, da in den verwendeten (chemisch aggressiven) flüssigen Umgebungsmedien eine indirekte Risslängenmessung mittels des zur Verfügung stehenden Extensometers nicht möglich ist.
Schlagwörter: Optische Messung, Bildverarbeitung, Risswachstum, Polymerwerkstoffe, Bruchmechanik
04. September 2014
