Die Bewertung der mit zerstörungsfreier Prüfung (ZfP) erzielten Resultate erfolgt vor dem Hintergrund bekannter Belastungsprozesse und anschließender zerstörender Prüfungen. Hierdurch werden bestimmte Vorgänge beziehungsweise Verhaltensweisen eines Werkstoffs hervorgehoben und gezielt untersuchbar gemacht. Nur so läßt sich eine werkstoffübergreifende Empirie auf einheitliche physikalische Grundlagen zurückführen. Zur Reduktion der hohen Komplexität bei der Realisierung des Vorhabens werden vorwiegend zwei Hilfsmittel eingesetzt, erstens sogenannte Modellwerkstoffe (als „einstellbare" Werkstoffe) und zweitens die Simulation.

Modellwerkstoffe
Bedingt durch ihr Design eignen sich Modellwerkstoffe zur Untersuchung weniger, klar abgrenzbarer Phänomene. Diese lassen sich dann durch ZfP-Verfahren besser erkennen und so charakterisieren, daß sie später auch im Realwerkstoff wiederzuerkennen sind.

Simulation
Die Simulation ergänzt mit ihrer Fähigkeit, Parameter einzeln variieren zu können, die Identifikation von ZfP-Antworten in idealer Weise. Sie wird sowohl auf die Modellierung der Werkstoffschädigung angewandt als auch zur Simulation der ZfP-Verfahren selbst eingesetzt, womit je nach Tiefe und Reichweite des verwendeten Modells Szenarien angemessener Komplexität hergestellt werden können. Im Grenzfall gehen diese Szenarien in den Realwerkstoff über. Insofern steht der Bereich C, der sich mit Modellbildung und Simulation befaßt, als Bindeglied zwischen den Bereichen A (Realwerkstoffe) und B (Modellwerkstoffe).

Als Beipiele seien genannt:

- Spannungsoptische Untersuchungen am Laser-Scanning-Mikroskop (LSM) während des Zugversuchs am Modellwerkstoff. Der Zusammenhang zwischen Änderung des Spannungsfeldes beim Versagen und der Schallemissionsaktivität wird unmittelbar gemessen und der ganze Vorgang simuliert.

- Kopplung von Biegeuntersuchungen, Schallemission und Rißanalyse. Während dieser Arbeiten wächst die Erkenntnis, daß die bisherigen Modellierungsansätze nicht ausreichen, und es entsteht die Konzeption für ein neues Teilprojekt, das ausgehend vom existierenden Modellwerkstoff „Fischnetzmuster" einen neuen Lösungsweg für den Realwerkstoff C/C-SiC aufzeigen soll.

- Modellierung der Wellenausbreitung in Beton und Vergleich mit Ultraschallmessungen. Die Arbeiten zeigen Klärungsbedarf für die starke Ultraschallstreuung im Beton und die Notwendigkeit, auf andere Frequenzbereiche auszuweichen. Durch Weiterentwicklung der Ultraschallspektroskopie wird erwartet, offene Fragen, zumindest in Form globaler Aussagen, beantworten zu können.

Schadensanalyse
In der laufenden Arbeitsperiode des SFB wird vor allem die Korrelation zwischen eingebrachter Schädigung, zerstörungsfrei gewonnenen Meßdaten und ermittelter Festigkeit vertieft untersucht. Hierdurch soll insbesondere geklärt werden, welche Schädigungen erkennbar und welche relevant sind, wobei durch korrelierende Mehrfach-ZfP eine Erhöhung der Trennschärfe angestrebt wird.

Für die zweite Antragsphase ist zu erwarten, daß die erfolgreiche Zusammenarbeit innerhalb des SFB 381 in verstärktem Maße zu einem werkstoffübergreifenden Schädigungsverständnis führt. Vor diesem Hintergrund wird eine Zusammenarbeit mit anderen Sonderforschungsbereichen sinnvoll, etwa dem SFB 370 „Integrative Werkstoffmodellierung" in Aachen und dem SFB 371 „Mikromechanik mehrphasiger Werkstoffe" in Hamburg, die bereits in Form gemeinsamer Workshops organisiert wurde.

Sprecher:
Prof. Dr. rer.nat. habil. Gerhard Busse, Institut für Kunststoffprüfung und Kunststoffkunde

Geschäftsstelle:
Dr.-Ing. Klaus Eberle, Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen
Pfaffenwaldring 27, 70569 Stuttgart
Tel: 0711/685-3652
Fax: 0711/685-3706

E-Mail: eberle@isd.uni-stuttgart.de

Universität Stuttgart:

• Institut für Computeranwendungen I
• Institut für Kunststoffprüfung und Kunststoffkunde
• Institut für Metallkunde
• Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen
• Institut für Werkstoffe im Bauwesen
• Staatliche Materialprüfungsanstalt

Universität Karlsruhe:

• Geophysikalisches Institut

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Forschungs- und Materialprüfungsanstalt - Otto-Graf-Institut