Materialcharakterisierung und numerische Simulation von adaptiven Werkstoffverbunden
R. Lerch, S. J. Rupitsch
Ziele
Charakterisierung sämtlicher am Verbund beteiligten Materialien
- Parameterkatalog für aktive und passive Verbundwerkstoffe
- Berücksichtigung verschiedener Einflüsse
- Frequenzabhängigkeit
- Temperaturabhängigkeit
- Mechanische Vorspannung
- Dauerbelastung
Simulationsplattform zur funktionsspezifischen Systemauslegung
- Basierend auf Finite-Elemente-Simulation
- Berücksichtigung der Ansteuer- und Auswerteelektronik
- Funktionen von adaptiven Verbunden, z. B.
- Structural Health Monitoring“
- „Energy Harvesting“
Fertigungsbegleitende Prüfung zur Funktionskontrolle der adaptiven Werkstoffverbunde
- Verwendung möglichst weniger charakteristischer Messgrößen
- Elektrische Impedanz
- Mechanische Auslenkung
- Auslegung von Prüfrichtlinien
Ergebnisse
Piezokeramiken |
Passive Verbundwerkstoffe |
Effiziente Modellierung
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Großsignalverhalten |
PT-PIESA-Einheitsplatte
- Einheitliche Messumgebung
- Messung von Impedanz, Auslenkung, Kraft
- Beispiel: GF-PA6 (TP B04)
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Methoden
| Inverses Verfahren | |
|---|---|
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| Finite-Elemente-Simulation | |
|---|---|
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| Messtechnik |
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Publikationen
Arbeiten mit wissenschaftlicher Qualitätssicherung
| [Sut10] | Sutor A, Rupitsch SJ, Lerch R (2010) A Preisach-based hysteresis model for magnetic and ferroelectric hysteresis. Appl Phys A 100:425-430 |
| [Wol11] | Wolf F, Sutor A, Rupitsch S J, Lerch R (2011) Modeling and measurement of creep- and rate-dependent hysteresis in ferroelectric actuators. Sens Actuators A 172(1):245-252 |
| [Kla12] | Klassen A, Rübner M, Ilg J, Rupitsch SJ, Lerch R, Körner C, Singer RF (2012) Influence of the fabrication process on the functionality of piezoceramic patch transducers embedded in aluminum die castings. Smart Mater and Struct 21(11):115014(11pp) |
| [Rup12] | Rupitsch SJ, Wolf F, Sutor A, Lerch R (2012) Reliable modeling of piezoceramic materials utilized in sensors and actuators. Acta Mech 223(8):1809-1821 |
| [Wol12] | Wolf F, Sutor A, Rupitsch SJ, Lerch R (2012) A generalized Preisach approach for piezoceramic materials incorporating uniaxial compressive stress. Sens Actuators A 186:223-229 |
| [Ilg13] | Ilg J, Rupitsch SJ, Lerch R (2013) Impedance based temperature sensing with piezoceramic devices. IEEE Sens J 13(6):2442-2449 |
| [Huf14] | Hufenbach WA, Modler N, Winkler A, Ilg J, Rupitsch SJ (2014) Fibre-reinforced composite structures based on thermoplastic matrices with embedded piezoceramic modules. Smart Mater Struct 23(2):25011(10pp) |
Andere Veröffentlichungen
| [Rup10] | Rupitsch SJ, Sutor A, Ilg J, Lerch R (2010) Identifcation procedure for real and imaginary material parameters of piezoceramic materials. In: IEEE IUS, pp 1214-1217 |
| [Rup11a] | Rupitsch SJ, Ilg J, Sutor A, Lerch R (2011) Variation of material parameters for the thickness extensional mode of piezoceramic discs in case of mechanical loading. Proc Eng 25:1441-1444 |
| [Rup11b] | Rupitsch SJ, Ilg J, Lerch R (2011) Enhancement of the Inverse Method enabling the material parameter identification for piezoceramics. In: IEEE IUS, pp 357-360 |
| [Rup13] | Rupitsch SJ, Ilg J, Lerch R (2013) Inverse scheme to identify the temperature dependence of electromechanical coupling factors for piezoceramics. In: IEEE Int Symp Appl Ferroelectr, pp 183-186 |
| [Wol13] | Wolf F, Hirsch H, Sutor A, Rupitsch SJ, Lerch R (2013) Efficient compensation of nonlinear transfer characteristics for piezoceramic actuators. In: IEEE Int Symp Appl Ferroelectr, pp 171-174 |
Kontakte
Leiter:Prof. Dr.-Ing. Reinhard Lerch
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Sensorik
Paul-Gordan-Str. 3/5
91052 Erlangen
Telephon: +49 9131 85-23131
E-Mail: reinhard.lerch@…
Dr. techn. Stefan Johann Rupitsch
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Sensorik
Paul-Gordan-Str. 3/5
91052 Erlangen
Telephon: +49 9131 85-23141
E-Mail: stefan.rupitsch@…
