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4 1 Einleitung
sich aber auch über elektrische Widerstandsmessungen Schäden detektieren [BÖGER et al.
2009]. Damit weisen diese Verbundstrukturen multifunktionale Werkstoffeigenschaften auf.
Schadensdiagnose mit Lambwellen
Im Rahmen dieser Arbeit werden Lambwellen für die Schadensdiagnose verwendet. Diese
geführten Plattenwellen stellen einen vielversprechenden lokalen Ansatz für die Realisierung
des SHM-Konzepts bei dünnwandigen Leichtbaustrukturen, wie sie z.B. bei einem
Flugzeugrumpf vorkommen, dar. Aktiv angeregt durch piezoelektrische Aktoren, breiten sich
die elastischen Wellen in der Struktur aus und können dabei abhängig von der
Materialdämpfung eine große Distanz zurücklegen. Dabei sind sie sensitiv gegenüber
verschiedenen Schadenstypen, wie z.B. Korrosionsschäden [YU et al. 2008], Delaminationen
[HAYASHI und KAWASHIMA 2002] oder Löchern [CROXFORD et al. 2010]. Bezogen auf das
von [RYTTER 1993] vorgestellte vier-stufige Schema zur Einteilung der SHM-Methoden
können nach dem heutigen Stand der Technik nur die ersten beiden Ebenen durch
wellenbasierte SHM-Systeme abgedeckt werden. Das sind die Schadensdetektion und die
Schadenslokalisation. Bisher ist es noch nicht gelungen, Schäden mit Hilfe von Lambwellen
zuverlässig zu quantifizieren. Folglich ist es ebenfalls noch nicht möglich auf Basis der
wellenbasierten Diagnostik und mit Hilfe von geeigneten statistischen Modellen die
verbleibende Restlebensdauer vorherzusagen. Der nun folgende Abschnitt diskutiert einige
wellenbasierte SHM-Verfahren für die Schadensdetektion und -lokalisation.
Schadensdetektion mit Lambwellen
Bei der Schadensdetektion mit Lambwellen kommen sehr unterschiedliche Methoden zum
Einsatz. [LU et al. 2008] setzen für diese Aufgabe eine Zeit-Frequenzanalyse ein. Zunächst
wenden die Autoren eine adaptive harmonische Wavelettransformation auf die
Ultraschallsignale an. Im nächsten Schritt kommt es zu einer Datenreduktion der betrachteten
Merkmale durch die Hauptkomponentenanalyse. Eine Entscheidung, ob ein Schaden vorliegt,
kann anschließend mit der Hotelling’s T² Statistik getroffen werden. Weitere
Detektionsstrategien auf Basis der Wavelettransformation sind in [CASE und WAAG 1996]
und [REDA TAHA et al. 2006] dokumentiert. Eine alternative Detektionsstrategie geht auf [LU
und MICHAELS 2007] zurück. Die Autoren berechnen unterschiedliche Merkmale, wie
beispielsweise den Korrelationskoeffizienten oder die Kohärenz, um eine Diskriminierung
zwischen einer mit Wasser benetzten Oberfläche und einem Strukturschaden vorzunehmen.
Die gleichen Merkmale können ebenfalls genutzt werden, um thermische Gradienten