Ein schneller hybrider EFIT-Solver zur Berechnung simulationsgestutzter POD-Kurven fur die Ultraschallprufung

摘要

Die Elastodynamische Finite Integrationstechnik (EFIT) stellt ein leistungsfahiges und vielseitiges numerisches Verfahren zur Simulation der Ultraschallausbreitung und –streuung dar. Dabei werden alle in der Wellengleichung implizit enthaltenen wellenphysikalischen Phanomene wie Beugung, Modenumwandlung, Mehrfachstreuung etc. automatisch berucksichtigt. Aufgrund des hohen Rechenaufwandes bei hochfrequenten 3D-Problemen war die Anwendbarkeit von EFIT fur POD- oder Optimierungsprobleme, bei denen eine Vielzahl von Einzelrechnungen mit unterschiedlichen Modellparametern durchgefuhrt werden muss, bislang stark eingeschrankt. Im Rahmen des von der EU geforderten Projekts PICASSO (Improved reliability inspection of aeronautic structures by simulationsupported POD) wurde ein neuartiger hybrider EFIT-Solver, EFIT-H, entwickelt, dessen Rechenzeitbedarf gegenuber dem vollnumerischen 3D-EFIT um zwei bis drei Grossenordnungen niedriger liegt. Parallel dazu wurde der erforderliche Hauptspeicherbedarf ebenfalls drastisch reduziert, so dass nun auch realistische 3DProbleme auf handelsublichen PCs durchgefuhrt werden konnen. In der Arbeit wird zunachst die Funktionsweise des neuen Algorithmus vorgestellt, bei dem nur noch die direkte Wechselwirkung mit dem Fehler bei Bedarf vollnumerisch gelost wird, wahrend die Berechnung des Prufkopfwellenfeldes sowie der Wellenausbreitung zwischen Wandler und Fehler mit schnelleren halbanalytischen Methoden erfolgt. Nach der Validierung der Software werden erste zwei Tauchtechnikanwendungen aus der Luftfahrtindustrie vorgestellt.