@inproceedings{53824, author = {{Koch, Kevin and Claes, Leander and Jurgelucks, Benjamin and Meihost, Lars and Henning, Bernd}}, booktitle = {{Fortschritte der Akustik - DAGA 2024}}, editor = {{Gesellschaft für Akustik e.V., Deutsche }}, pages = {{1113–1116}}, title = {{{Inverses Verfahren zur Identifikation piezoelektrischer Materialparameter unterstützt durch neuronale Netze}}}, year = {{2024}}, } @inproceedings{56834, author = {{Friesen, Olga and Claes, Leander and Scheidemann, Claus and Feldmann, Nadine and Hemsel, Tobias and Henning, Bernd}}, booktitle = {{2023 International Congress on Ultrasonics, Beijing, China}}, issn = {{1742-6596}}, pages = {{012125}}, publisher = {{IOP Publishing}}, title = {{{Estimation of temperature-dependent piezoelectric material parameters using ring-shaped specimens}}}, doi = {{10.1088/1742-6596/2822/1/012125}}, volume = {{2822}}, year = {{2024}}, } @misc{55470, author = {{Koch, Kevin and Friesen, Olga and Claes, Leander}}, publisher = {{Zenodo}}, title = {{{Randomised material parameter impedance dataset of piezoelectric rings}}}, doi = {{10.5281/zenodo.13143680}}, year = {{2024}}, } @misc{53662, author = {{Koch, Kevin and Claes, Leander}}, publisher = {{zenodo}}, title = {{{Randomised material parameter piezoelectric impedance dataset with structured electrodes}}}, doi = {{10.5281/ZENODO.11064206}}, year = {{2024}}, } @misc{55416, author = {{Claes, Leander and Koch, Kevin and Friesen, Olga and Meihost, Lars}}, title = {{{Machine learning in inverse measurement problems: An application to piezoelectric material characterisation}}}, year = {{2024}}, } @article{56777, abstract = {{The estimation of accurate piezoelectric material parameters is a fundamental prerequisite for simulation-driven design of piezoelectric actuators and sensors. Previous studies show that a full set of material parameters can be determined in an inverse procedure using a single disc-shaped specimen with an electrode structured for increased sensitivity with respect to all material parameters. However, in the case of high-power actuator applications, ring-shaped piezoelectric components are often employed, necessitating an adaptation of the previously developed method. The alteration in geometry introduces some advantages. Accordingly, there is no longer any requirement to modify the electrode structure in order to enhance sensitivity. The method to estimate the material parameters presented here consists of a total of three stages. An initial, approximate estimation of the material parameters is determined using analytical approximations for the resonance frequencies from the IEEE standard. These values are optimised in an inverse procedure that employs analytic expressions for the electrical impedance of piezoelectric rings as the forward model. Further refinement is achieved by using Finite Element (FE) simulations as the forward model again in an inverse procedure. The method is applied to electrical impedance measurement data, yielding material parameters for hard piezoelectric rings. The result shows a good agreement between the simulation and measurement results, indicating realistic material parameter values.}}, author = {{Friesen, Olga and Claes, Leander and Feldmann, Nadine and Henning, Bernd}}, issn = {{2196-7113}}, journal = {{tm - Technisches Messen}}, publisher = {{De Gruyter}}, title = {{{Estimation of piezoelectric material parameters of ring-shaped specimens}}}, doi = {{https://doi.org/10.1515/teme-2024-0107}}, year = {{2024}}, } @article{54314, author = {{Koch, Kevin and Claes, Leander and Jurgelucks, Benjamin and Meihost, Lars}}, journal = {{tm - Technisches Messen}}, publisher = {{Walter de Gruyter GmbH}}, title = {{{Neuronale Netze zur Startwertschätzung bei der Identifikation piezoelektrischer Materialparameter}}}, doi = {{10.1515/teme-2024-0099}}, year = {{2024}}, } @article{57820, author = {{Nikolić, Vanja and Winkler, Michael}}, issn = {{0362-546X}}, journal = {{Nonlinear Analysis}}, publisher = {{Elsevier BV}}, title = {{{L∞ blow-up in the Jordan-Moore-Gibson-Thompson equation}}}, doi = {{10.1016/j.na.2024.113600}}, volume = {{247}}, year = {{2024}}, } @inproceedings{61756, author = {{Scheidemann, Claus and Hemsel, Tobias and Sextro, Walter}}, location = {{Hannover, Germany}}, title = {{{Characteristic behavior of lead-free and lead-containing piezo ring ceramics in ultrasonic transducers}}}, year = {{2024}}, } @inproceedings{53822, abstract = {{Piezoelektrische Keramiken finden sowohl in Sensoren als auch in Aktoren Anwendung. Bei Hochleistungs-Ultraschallanwendungen sind diese Komponenten erheblichen elektrischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt, was zum Auftreten nichtlinearer Effekte führt. Um das nichtlineare Materialverhalten piezoelektrischer Keramiken zu charakterisieren, kann eine statische mechanische Last aufgebracht werden, die den mechanischen Arbeitspunkt verschiebt. Durch Variation dieser statischen mechanischen Belastung kann das lineare Verhalten in jedem Betriebspunkt charakterisiert werden, woraufhin die nichtlinearen Eigenschaften des Materials angenähert werden können. Allerdings ist die Sicherstellung einer homogenen mechanischen Last anspruchsvoll. Alternativ kann eine hydrostatische Belastung realisiert werden, indem die Probe in einen Behälter gegeben wird, der mit unter Druck stehendem Fluid gefüllt ist. Dadurch wird eine gleichmäßige Lastverteilung über die Oberfläche der Probe erreicht. In diesem Beitrag wird ein Versuchsaufbau zur Durchführung elektrischer Impedanzmessungen an piezoelektrischen Keramiken in einem Druckbehälter vorgestellt. Die Probe wird im Inneren des Druckbehälters elektrisch kontaktiert. Unter Verwendung von unter Druck stehendem Argon wird auf diese Weise die Messung der elektrischen Impedanz unter hydrostatischer Last von bis zu 200 bar ermöglicht. Anschließend wird ein inverses Verfahren angewendet, um die Materialparameter in Abhängigkeit von der aufgebrachten Last zu ermitteln.}}, author = {{Friesen, Olga and Pasha, Muhammad Ahsan and Schwengelbeck, Max and Claes, Leander and Baumhögger, Elmar and Henning, Bernd}}, booktitle = {{Fortschritte der Akustik - DAGA 2024}}, location = {{Hannover}}, pages = {{1117–1120}}, title = {{{Untersuchung piezoelektrischer Materialeigenschaften unter hydrostatischer Last}}}, year = {{2024}}, } @inproceedings{51117, author = {{Scheidemann, Claus and Hemsel, Tobias and Friesen, Olga and Claes, Leander and Sextro, Walter}}, location = {{Jeju, Korea}}, title = {{{Influence of Temperature and Pre-Stress on the Piezoelectric Material Behavior of Ring-Shaped Ceramics}}}, year = {{2023}}, } @article{45445, author = {{Claes, Leander and Feldmann, Nadine and Schulze, Veronika and Meihost, Lars and Kuhlmann, Henrik and Jurgelucks, Benjamin and Walther, Andrea and Henning, Bernd}}, journal = {{Journal of Sensors and Sensor Systems}}, number = {{1}}, pages = {{163–173}}, title = {{{Inverse procedure for measuring piezoelectric material parameters using a single multi-electrode sample}}}, doi = {{10.5194/jsss-12-163-2023}}, volume = {{12}}, year = {{2023}}, } @misc{45455, author = {{Claes, Leander and Meihost, Lars and Jurgelucks, Benjamin}}, title = {{{Inverse procedure for the identification of piezoelectric material parameters supported by dense neural networks}}}, year = {{2023}}, } @misc{45456, author = {{Jurgelucks, Benjamin}}, title = {{{Parameter Identification of Piezoelectrics improved by Neural Networks}}}, year = {{2023}}, } @misc{45457, author = {{Kuess, Raphael}}, title = {{{Parameter identification in piezoelectricity based on all-at-once and reduced regularization}}}, year = {{2023}}, } @inproceedings{6553, author = {{Claes, Leander and Feldmann, Nadine and Schulze, Veronika and Jurgelucks, Benjamin and Walther, Andrea and Henning, Bernd}}, booktitle = {{Fortschritte der Akustik - DAGA 2022}}, location = {{Stuttgart}}, pages = {{1326--1329}}, title = {{{Identification of piezoelectric material parameters using optimised multi-electrode specimens}}}, year = {{2022}}, } @misc{6558, author = {{Friesen, Olga and Claes, Leander and Feldmann, Nadine and Henning, Bernd}}, title = {{{Estimation of piezoelectric material parameters of ring-shaped specimens}}}, year = {{2022}}, } @phdthesis{6563, abstract = {{Designprozesse von Schallwandlern werden durch zunehmende Rechenkapazitäten immer mehr durch simulative Betrachtungen unterstützt. Dabei ist vor allem die Wahl der Materialparameter der verwendeten Materialien wichtig für ein realitätsnahes Simulationsergebnis. Bei Schallwandlern werden häufig Piezokeramiken als aktive Elemente genutzt, welche sich durch eine Verkopplung mechanischer und elektrischer Eigenschaften auszeichnen. Zur Bestimmung ihrer Materialparameter stellt der IEEE Standard on Piezoelectricity ein standardisiertes Verfahren dar. Dazu sind fünf Impedanzmessungen an vier unterschiedlich gefertigten Probekörpergeometrien notwendig. Da an jedem einzelnen Probekörper nur eine Untermenge aller notwendigen Materialparameter bestimmt werden kann, werden diese dann zu einem kompletten Materialparametersatz zusammengefügt. Aufgrund der unterschiedlichen Prozessbedingungen, bei denen die jeweiligen Probekörper hergestellt werden, ist dieser Materialparametersatz jedoch inkonsistent und kann nie das Verhalten einer einzelnen Probe beschreiben. Daher wird in der vorliegenden Arbeit ein Messverfahren entwickelt, mit dem es möglich ist, alle relevanten Materialparameter unter besonderer Berücksichtigung von Dämpfung an einem einzelnen Probekörper allein durch Impedanzmessungen zu bestimmen. Als Probekörper wird dazu eine in der Anwendung häufig verwendete Scheibengeometrie verwendet. Um eine hinreichend hohe Sensitivität auf alle Materialparameter zu gewährleisten, wird diese mit einer optimierten Elektrodentopologie gefertigt. Da in diesem Fall keine analytische Betrachtung mehr möglich ist, wird das Messverfahren durch einen inversen Ansatz realisiert.}}, author = {{Feldmann, Nadine}}, pages = {{184}}, publisher = {{Universität Paderborn}}, title = {{{ Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers}}}, doi = {{10.17619/UNIPB/1-1264}}, year = {{2021}}, } @article{21341, abstract = {{The progress in numerical methods and simulation tools promotes the use of inverse problems in material characterisation problems. A newly developed procedure can be used to identify the behaviour of piezoceramic discs over a wide frequency range using a single specimen via fitting simulated and measured impedances by optimising the underlying material parameters. Since there is no generally accepted damping model for piezoelectric ceramics, several mechanical damping models are examined for the material identification. Three models have been chosen and their ability to replicate the measured impedances is evaluated. On the one hand, the common Rayleigh model is considered as a reference. On the other hand, a Zener model and a model using complex constants are extended to model the transversely isotropic material. As the Rayleigh model is only valid for a limited frequency range, it fails to model the broadband behaviour of the material. The model using complex constants leads to the best fit over a wide frequency range while at the same time only adding three additional parameters for modelling damping. Thus, damping can be assumed approximately frequency-independent in piezoceramics.}}, author = {{Feldmann, Nadine and Schulze, Veronika and Claes, Leander and Jurgelucks, Benjamin and Meihost, Lars and Walther, Andrea and Henning, Bernd}}, issn = {{2196-7113}}, journal = {{tm - Technisches Messen}}, number = {{5}}, pages = {{294 -- 302}}, title = {{{Modelling damping in piezoceramics: A comparative study}}}, doi = {{10.1515/teme-2020-0096}}, volume = {{88}}, year = {{2021}}, } @inproceedings{22012, author = {{Claes, Leander and Feldmann, Nadine and Jurgelucks, Benjamin and Schulze, Veronika and Schmidt, Stephan and Walther, Andrea and Henning, Bernd}}, location = {{Nürnberg}}, pages = {{237--238}}, title = {{{Optimised Multi-Electrode Topology for Piezoelectric Material Characterisation}}}, doi = {{10.5162/SMSI2021/A10.1}}, year = {{2021}}, }