Load monitoring in fibre composites utilising the microstructural transformation of sensor wires

Das hier vorgestellte Vorhaben hat die Entwicklung eines neuartigen Sensor‐ und Messtechnikkonzepts zur Erfassung der Maximalwerte mechanischer Belastungen von Bauteilen bestehend aus Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen mit polymerer Matrix (CFK) zum Ziel. Die Anwendbarkeit der spontanen Magnetisierung durch die martensitische Gefügeumwandlung metastabiler Stähle als möglicher Sensoreffekt wurde untersucht. Als ein einfaches passives Sensorverfahren hat die Ausbildung einer spontanen Magnetisierung durch die Gefügeumwandlung ein denkbares Anwendungspotenzial. Um die Eignung des Effekts zu überprüfen, erfolgten verschiedene Untersuchungen. Die Ergebnisse von Zugversuchen, durchgeführt an eingebetteten und nicht eingebetteten Sensorproben, und die Messwerte magnetischer Messungen der Sensormagnetisierung wurden zur Ermittlung einer Abhängigkeit zwischen dem Grad der Belastung und der Änderung der Magnetisierung infolge der martensitischen Transformation korreliert. Mittels materialografischer Untersuchungen sowie durch Röntgenbeugung erfolgte zudem der Vergleich zwischen dem Martensitgehalt und den Messergebnissen zur spontanen Magnetisierung. The development of a novel sensor and measurement technique for mechanical load monitoring in fibre reinforced polymer matrix composites is the goal of the herein presented project. The spontaneous magnetisation due to the deformation induced martensitic transformation of metastable steel is used as a sensor signal. Investigations were carried out to characterise this effect, its strength in dependence of the mechanical loads and all important, associated side effects. Results of tensile tests of embedded and plain sensors and data of magnetic measurements of the magnetisation were used to determine the direct relation between the applied mechanical loads and the spontaneous magnetisation. Materialographic techniques, magnetic force microscopy as well as diffraction experiments were done to investigate the amount of martensite developed in deformation.