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000990510 245__ $$aZustandsüberwachung von Klebverbindungen unter Verwendung einer integrierten optischen Polymerfaser$$cJosef Weiland$$honline, print
000990510 246_3 $$aStructural health monitoring of adhesively bonded joints using an integrated polymer optical fiber$$yEnglish
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000990510 500__ $$aDruckausgabe: 2024. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
000990510 502__ $$aDissertation, RWTH Aachen University, 2024$$bDissertation$$cRWTH Aachen University$$d2024$$gFak04$$o2024-03-26
000990510 5203_ $$aDas Kleben als Fügeverfahren hat in den letzten Jahrzehnten sowohl in der Wissenschaft als auch in der Industrie zunehmend an Bedeutung gewonnen. Klebverbindungen haben jedoch den technischen Nachteil, dass sie nicht zu 100 % zerstörungsfrei geprüft werden können und dass das Alterungsverhalten der Klebstoffe und ihre Wechselwirkung mit der Fügeteiloberfläche sehr komplex und nur bedingt vorhersagbar sind. Das Themengebiet der Zustandsüberwachung von Klebverbindungen wird durch diese unsichere Ausgangssituation motiviert.Diese Dissertation befasst sich daher mit der Entwicklung einer Methode zur Zustandsüberwachung von Klebverbindungen durch die Nutzung einer in die Klebschicht integrierten optischen Polymerfaser (engl. Polymer Optical Fiber, kurz: POF). Es werden die notwendigen Entwicklungsschritte im Klebprozess bezüglich Ober- und Grenzflächenverhalten, das mechanische Verhalten des Verbundes Klebstoff-POF sowie das optische Verhalten der POF als Sensorfaser in der Klebung untersucht. Betrachtet wird der Verbund einer POF mit drei Klebstoffsystemen Silikon, Polyurethan und Epoxidharz. Die Ober- und Grenzflächenuntersuchungen zeigen, dass eine Aktivierung der POFOberfläche im Niederdruckplasma mit den Prozessgassen Sauerstoff oder Stickstoffeinen stabilen Verbund zwischen POF und Klebstoff ermöglicht. Die mechanischen Untersuchungen haben ergeben, dass die Beeinträchtigung des Gesamtverbund, z.B. validiert an der Maximalkraft, für Klebstoffe mit ähnlichen mechanischen Eigenschaften wie die POF gering ist. Die hochauflösenden Untersuchungen des Ver-bundes mittels digitaler Bildkorrelation zeigen auf, dass die Beanspruchung des optischen Mantels der POF dazu führt, dass die für die Lichtleitung notwendigen optischen Bedingungen der Totalreflexion geändert werden. Daraus folgt eine direkte Korrelation zwischen dem Beanspruchungszustand und der Lichtleitung in der POF, wodurch sich das ausgekoppelte Licht als Sensorsignal nutzen lässt. In den optischen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Lichteinkopplung von kollimiertem Licht am Akzeptanzwinkel der POF (30°) zu signifikanten beanspruchungsabhängigen Signaländerungen führt. Die Ergebnisse konnten an einer Rohr-Muffe-Verbindung validiert und eine Methode zur Zustandsüberwachung entwickelt werden. Als resultierendes Ergebnisder Untersuchungen wird der Prototyp “InspectorBond“ sowie ein technischer Leitfaden zur Zustandsüberwachung von Klebungen mittels POF vorgestellt.$$lger
000990510 520__ $$aAdhesive bonding as a joining technology has become increasingly important in recent decades, both in science and in industry. However, adhesively bonded joints have the technical disadvantage that they cannot be tested 100% non-destructively and that the aging behavior of the adhesives and their interaction with the surface are very complex and can only be predicted to a limited extent. The topic of structural health monitoring of adhesively bonded joints is motivated by this uncertain initial situation. This dissertation therefore deals with the development of a method for structural health monitoring of adhesively bonded joints by using a polymer optical fiber (POF) integrated into the adhesive layer. The necessary development steps in the bonding process regarding surface and interfacial behavior, the mechanical behavior of the adhesive-POF composite and the optical behavior of the POF as a sensor fiber are investigated. The composite of a POF with three varying adhesive systems silicone, polyurethane and epoxy resin is examined. The surface and interface investigations show that activation of the POF surface in low-pressure plasma with the process gases oxygen or nitrogen enables a stable bond between POF and adhesive. The mechanical studies have shown that the degradation of the overall bond, e.g. validated at the maximum force, is low for adhesive systems with similar mechanical properties as the POF. The high-resolution studies of the bond using digital image correlation indicate that stressing the optical cladding of the POFleads to a change in the optical conditions of total reflection necessary for light conduction. This results in a direct correlation between the stress condition and the light transmission in the POF, which allows the outcoupled light to be used as a sensor signal. In the optical studies, it was shown that light coupling of collimated light at theacceptance angle of the POF (30°) leads to significant strain-dependent signal changes. The results could be validated on a pipe-to-socket joint and a method for structural health monitoring could be developed. As a result of the investigations, the prototype "InspectorBond" and a technical guideline for structural health monitoring of adhesively bonded joints using POF are presented.$$leng
000990510 536__ $$0G:(BMWK)19909 N$$aSmartSHM - Effiziente Zustandsüberwachung struktureller Klebungen  (19909 N)$$c19909 N$$x0
000990510 536__ $$0G:(BMWK)21314 N$$aZerstörungsfreie Zustandsüberwachung von elastischen und strukturellen Klebungen unter Zug- und Scherbeanspruchung durch Integration einer optischen Polymerfaser (POF) (21314 N)$$c21314 N$$x1
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