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IND
Artikel-Nr. VK-IND02

IND02 Rissprüfung mit Rayleighwellen

Untersuchung der Entstehung und Ausbreitung von Rayleighwellen an einem Aluminiumprüfkörper

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Gegenstand des Versuchs

Im Versuch wird die Entstehung und Ausbreitung von Rayleighwellen untersucht. Es wird die Schallgeschwindigkeit der Rayleighwellen ermittelt und an Rissen unterschiedlicher Tiefe die Abhängigkeit der Transmissionsamplitude der Rayleighwellen von der Risstiefe bestimmt.

Keywords: Longitudinalwelle, Grenzflächenwelle, Rayleighwelle, Schallgeschwindigkeit, Schallwellenlänge, Risstiefe, Reflexion, Transmission, Modenkonversion

Theoretische und praktische Aspekte zum Versuch

Rayleighwellen sind Oberflächenwellen, die sich entlang der freien Grenzfläche eines Festkörpers ausbreiten. Sie repräsentieren eine Kombination longitudinaler und transversaler Teilchenverschiebungen. Mit ihrer Hilfe können Oberflächenfehler nachgewiesen werden. Im Versuch wird ein Prüfkörper mit definierten Rissen als Oberflächenfehler untersucht. Die Rayleighwellen werden mittels 90°-Prüfkopf durch Modenkonversion von Longitudinalwellen erzeugt, wobei ein spezieller Aufsatz mit kammartiger Struktur zum Einsatz kommt. Die Geschwindigkeit der Rayleighwellen wird als Differenzberechnung aus Laufzeitmessungen für verschiedene Prüfkopfabstände ermittelt. Die Reflexions- oder Transmissionsamplitude einer Rayleighwelle kann bei Risstiefen im Bereich ihrer Wellenlänge in Bezug zur Risstiefe gesetzt werden. Durch den Vergleich von Transmissionsamplituden ohne und mit Riss kann die Risstiefe abgeschätzt werden.

Ergebnis

Für den Aluminiumprüfkörper wurde eine Geschwindigkeit der Rayleighwellen von ca. 2920 m/s ermittelt. Bei der Prüfkopffrequenz von 1 MHz ergibt sich eine Wellenlänge von ca. 2,92 mm. Zur Risstiefenbestimmung wurden die als Sender bzw. Empfänger dienenden Prüfköpfe jeweils in einem Abstand von 5 cm vom untersuchten Riss platziert. Im Diagramm ist die Dämpfung des Transmissionssignals für verschiedene Risstiefen aufgetragen, wobei die Risstiefe relativ zur Wellenlänge angegeben ist. Für den untersuchten Risstiefenbereich ergibt sich entsprechend dem exponentiellen Amplitudenabfall der Rayleighwelle mit der Eindringtiefe ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen Risstiefe und Dämpfung der Transmissionsamplitude.

Zusammenhang zwischen Dämpfung der Transmissionsamplitude und der Risstiefer

Zusammenhang zwischen Dämpfung der Transmissionsamplitude und der Risstiefer

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