Piezoelektrische Polyvinylidenfluorid — Folien zur Messung bruchmechanischer Kenngrößen

Es wird eine Methode zur gleichzeitigen Messung der Rissspitzenlage und der Spannungsintensitätsfaktoren (SIF) von Rissen in dünnwandigen ebenen oder gekrümmten Strukturen bei Ermüdungsrisswachstum vorgestellt. Voraussetzung hierbei ist, dass die Strukturen aus einem isotropen und dem Konzept des Sprödbruchs gehorchenden Material bestehen. Für die Messung wird eine orthotrope piezoelektrische Polyvinylidenfluorid Folie (PVDF-Folie) auf den rissbehafteten Bereich der Struktur appliziert. Die elektrischen Signale der piezoelektrischen Folie sind ein Maß für die Lage und Belastung des Risses. Die Bestimmung der Risslage und SIF aus den elektrischen Signalen erfolgt durch das Lösen des sich ergebenden inversen Problems. Die Messmethode wird am Beispiel des Griffith-Risses hypothetisch erprobt. Im Gegensatz zu der vorausgehenden Publikation [1] gelingt nun neben der genauen Bestimmung des -Faktors auch die des -Faktors. We present a method for the simultaneous measurement of crack tip position and stress intensity factors (SIF) at cracks in thin-walled, plain or curved structures under fatigue crack growth. As a condition the structures consist of an isotropic material that complies with the concept of linear elastic fracture mechanics. For the measurement an orthotropic piezoelectric polyvinylidene fluoride film (PVDF film) is applied on the cracked area of the structure. The electrical values of the piezoelectric film signal the position and loading of the crack. By the electrical signals measured the determination of crack position and SIF results from the solution of the corresponding inverse problem. The method is tested hypothetically on the example of a crack in an infinite plate. Beyond the previous publication [1] now we are able not only to determine the exact solution of the -factor but also of the -factor.