Untersuchung des Dehnungsübertragungsverhaltens geklebter faseroptischer Sensoren

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Theoretische Grundlagen

2.1. Faseroptische Sensoren

2.1.1. Applikationen

2.1.2. Interferometrische Fabry-Pérot Sensoren

2.1.3. Faser-Bragg-Gitter Sensoren

2.2. Oberflächenapplizierung faseroptischer Sensoren

2.3. Analytische Untersuchungen

2.4. Klebstoffauswahl

2.4.1. Klebstofftypen

2.4.2. Kriterien für die Klebstoffauswahl

3. Experimentelle Untersuchungen

3.1. Zugbänder, Sensoranordnung, Versuchsgestaltung

3.2. Präparation der FBG-Sensoren

3.3. Referenzwertbestimmung mit Dehnungsmessstreifen

3.4. Dehnungsmessungen

3.4.1. FBG-Sensoren

3.4.2. EFPI-Sensoren

4. Ergebnisse und Schlussfolgerungen

4.1. Klebstoffe im Vergleich

4.2. Sensorverhalten fester EFPI-Sensoren

4.3. Prüfung des Analytischen Modells

4.4. Zusammenfassung

4.5. Ausblick

Zielsetzung & Themen

Die Arbeit untersucht das Dehnungsübertragungsverhalten von geklebten faseroptischen Sensoren (FBG und EFPI) auf Stahloberflächen, um deren Eignung für präzise Strukturmessungen unter verschiedenen Klebebedingungen zu evaluieren.

• Grundlagen der Faser-Bragg-Gitter und Fabry-Pérot-Interferometer.
• Einfluss der Klebstoffwahl und der Klebetechnik auf die Dehnungsübertragung.
• Analytische Modellierung der Scherspannungen in der Klebschicht.
• Experimentelle Validierung mittels Zugversuchen und Vergleich mit Dehnungsmessstreifen.
• Analyse von Hystereseverhalten und Reproduzierbarkeit der Messsignale.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1. Einleitung: Einführung in die Relevanz der faseroptischen Sensorik für die Materialprüfung und Definition der zentralen Fragestellung zur Dehnungsübertragung.

2. Theoretische Grundlagen: Erläuterung der physikalischen Funktionsweisen von FBG- und EFPI-Sensoren sowie der theoretischen Anforderungen an die Klebetechnik.

3. Experimentelle Untersuchungen: Beschreibung des Versuchsaufbaus, der verwendeten Prüfmaschinen und der Probenvorbereitung zur Datenerfassung.

4. Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Auswertung der gemessenen Dehnungskurven, Vergleich verschiedener Klebstofftypen und Verifikation durch das analytische Modell.

Schlüsselwörter

faseroptische Sensoren, Dehnungsübertragung, Faser-Bragg-Gitter, EFPI-Sensoren, Klebetechnik, Materialprüfung, Dehnungsmessstreifen, Epoxidharz, Strukturüberwachung, Sensorklebung, analytisches Modell, Dehnungsverhalten, Scherspannung, Messtechnik, Zugversuch

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Diplomarbeit?

Die Arbeit untersucht, wie faseroptische Sensoren auf Bauteiloberflächen aus Stahl geklebt werden müssen, damit Dehnungen präzise übertragen und gemessen werden können.

Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?

Im Fokus stehen die Funktionsweise von FBG- und EFPI-Sensoren, die physikalischen Anforderungen an Klebverbindungen und die experimentelle Validierung der Dehnungsmessung.

Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?

Ziel ist es, den Einfluss verschiedener Klebstoffe und Gestaltungsvarianten (offen vs. umschlossen) auf das Sensorverhalten und die Genauigkeit der Dehnungsmessung zu bestimmen.

Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?

Die Arbeit kombiniert theoretische analytische Modellbildungen zur Scherspannung mit experimentellen Zugversuchen an einer Prüfmaschine sowie numerischen Vergleichen mit Dehnungsmessstreifen.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Es werden mathematische Modelle für die Dehnungsübertragung entwickelt, eine Auswahl geeigneter Klebstoffe begründet und die experimentell ermittelten Dehnungskennlinien analysiert.

Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?

Die wichtigsten Begriffe sind Faser-Bragg-Gitter, EFPI-Interferometrie, Dehnungsübertragung, Klebetechnik und experimentelle Strukturmessung.

Wie unterscheidet sich die "offene" von der "umschlossenen" Klebung?

Bei der offenen Klebung wird der Sensor auf eine definierte Klebschicht gebettet, während er bei der umschlossenen Klebung vollständig mit Klebstoff umhüllt wird, um eine Haftung über die gesamte Oberfläche zu erzielen.

Welchen Einfluss hat die Klebstoffwahl auf die Messdaten?

Unterschiedliche Klebstoffe beeinflussen das Hystereseverhalten und die Dämpfung der Messsignale; Füllstoffe im Klebstoff können zudem die Stabilität der Dehnungsübertragung positiv beeinflussen.

Warum werden Dehnungsmessstreifen (DMS) als Referenz genutzt?

DMS dienen als etablierte elektrische Vergleichsmethode, um die Messdaten der optischen Fasersensoren unter identischen Belastungsbedingungen zu verifizieren.