Der musikalische Fingerabdruck von Glocken als Mittel zur Schadensfrüherkennung (PDF)

Glocken werden beim Läuten hohen Beanspruchungen ausgesetzt, so dass Ermüdungsrisse entstehen können. Mit den gängigen Methoden der Werkstoffprüfung können diese im Allgemeinen erst dann festgestellt werden, wenn die Ausdehnung des Risses den Klang der Glocke bereits nachhaltig verändert oder sogar zerstört hat.
In der vorliegenden Arbeit werden Methoden aufgezeigt, wie Ermüdungsrisse an Glocken zuverlässig und derart frühzeitig festgestellt werden können, bevor sie zu hörbaren Klangveränderungen führen. Ausgangspunkt ist die Analyse des Glockenklangs, der aus dem komplexen Schwingverhalten der Struktur resultiert und im Wesentlichen durch die Eigenfrequenzen sowie Frequenzaufspaltungen, die sich aus dem schwingungsdynamischen Phänomen des Modensplittings ergeben, beschrieben wird.
Anhand von Simulationen und Messungen wird nachgewiesen, dass sich die durch Risse verursachten signifikanten Veränderungen im Schwingverhalten von Glocken aufgrund ihrer spezifischen Charakteristik eindeutig vom Einfluss anderer Fehlstellen und Schäden auf das Schwingverhalten unterscheiden lassen. Darüber hinaus wird ein Verfahren entwickelt, das eine zuverlässige Früherkennung von Rissen beschreibt, so dass durch Anwendung der vorhandenen Erkenntnisse für ein schonendes Läuten ein Weiterbetrieb vorgeschädigter Glocken möglich ist.