Materials Testing Volume 50 Issue 11-12

Materials Testing

Volume 50 Issue 11-12

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Lastannahmen und Betriebsfestigkeit

May 28, 2013

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Lastannahmen zur zeitgerafften Verschleißerprobung von Gelenken*

Jan Scholten, Henning Haensel, Nico Krekeler, Volker Treichel, Mario Weigert, Bruno Seufert, Uwe Leidner, Roman Teutsch, Oliver Schlicht, Gerhard Meier May 28, 2013

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Abstract

Kurzfassung Für die Schaffung von Lastannahmen für eine zeitgeraffte Verschleißerprobung von Gelenken stellt sich die Situation im Vergleich zur Betriebsfestigkeit aufgrund des Fehlens eines entsprechend allgemein einsetzbaren Schädigungs- bzw. Verschleißgesetzes wesentlich komplexer dar. Zusätzlich sind aufgrund der erforderlichen zweidimensionalen Verschleißäquivalenz besondere Anforderungen an die Methodik der Zeitraffung selbst zu stellen. Neben Funktion und Verschleißerprobung von Fahrwerksgelenken werden eine tribologische Bauteilsimulation und der dabei gewählte Ansatz der Verschleißbewertung vorgestellt, der in ein für die Zeitraffung anzuwendendes vereinfachtes Verschleißmodell überführt wird. Schließlich wird das entwickelte Verfahren zur Zeitraffung selbst erläutert und durch experimentelle Ergebnisse bestätigt.

Ableitung von Sonderereignis-Lastannahmen für die Fahrzeugauslegung*

Bernd Zeichfüßl, Martin Grabenstein, Stefan Kirschner, Robert Witt May 28, 2013

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Abstract

Kurzfassung Sonderereignisse, kundenrelevante Einzelereignisse geringer Häufigkeit, stellen aufgrund ihrer Belastungshöhe oft die dimensionierenden Anforderungen in der Fahrzeugauslegung dar. Deshalb ist die Ableitung von zuverlässigen Sonderereignis-Lastannahmen in allen Entwicklungsphasen notwendig. Damit wird ein wichtiger Beitrag zur Optimierung in der Fahrzeugauslegung mit dem Ziel der Lastreduzierung bei Sonderereignissen geleistet. Es werden der Auslegungs- und Absicherungsprozess für Sonderereignisse, die verschiedenen Lastannahmen-Herleitungsmethoden und eine experimentelle Einflussgrößenanalyse auf Sonderereignislasten beschrieben.

Rechnerische Abschätzung des Lastniveaus bei Sonderereignissen*

Armin Lepold, Torsten Kroschwald May 28, 2013

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Abstract

Kurzfassung Die inneren Fahrwerkslasten bei Sonderereignissen wie Bordsteinüberfahrt oder Bordsteinrempeln sind extrem wichtig für die Auslegung sicherheitsrelevanter Fahrwerkskomponenten, lassen sich aber nur mit großem Aufwand im Fahrversuch ermitteln. Da der Einsatz von Messrädern aufgrund der hohen Belastungen ausgeschlossen ist, werden unter anderem Kraftmessdosen verwendet, um kritische Lastpfade auszuleuchten.Dieser Beitrag zeigt die Möglichkeiten auf, sowohl die Radlasten als auch innere Schnittkräfte komplett virtuell mittels MKS und FEM zu ermitteln. Ein Abgleich mit im Versuch gemessenen Lasten zeigt sowohl das Potenzial als auch die Grenzen der virtuellen Lastvorhersage auf. Die vorgestellte Methode gestattet zudem Parameterstudien zur Identifikation kritischer Komponenten, die das Lastniveau bestimmen. Exemplarisch wird die Auslegung eines Querlenkers als „Sicherungs-Element‟ in der Versagenskette Gegenstand dieses Vortrages sein.

Bereitstellung von Lastannahmen für Großantriebe mittels Mehrkörper-Simulation*

Berthold Schlecht, Thomas Rosenlöcher, Thomas Hähnel, Mathias Höfgen May 28, 2013

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Kurzfassung Die konstruktive Gestaltung und Ausführung von Großantrieben ist aufgrund der Weiterentwicklung und Verbesserung von Berechnungsmethoden, Werkstoffen sowie Herstellungsverfahren mit gleichzeitigem Ziel der Kosteneinsparung kontinuierlichen Veränderungen unterworfen, die vor allem unter dem Gesichtspunkt des Leichtbaus auch Auswirkungen auf das dynamische Verhalten des Antriebsstranges haben. Der vorliegende Beitrag soll verdeutlichen, dass diese Zusammenhänge offensichtlich nicht nur für Antriebsstränge auf elastischem Fundament — wie beispielsweise Windenenergieanlagen — zutreffen. Auch in anderen Bereichen lassen sich diese Beziehungen mithilfe der Mehrkörpersimulation unter Berücksichtigung finiter Elemente Strukturen nachweisen.

Rekonstruktion des Last- und Beanspruchungsgeschehens in Einsatzländern der Bundeswehr auf ausgewählten Versuchsstrecken*

Andreas Rupp, Thomas Dornbusch, Klemens Rutsch May 28, 2013

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Kurzfassung Das Beanspruchungsgeschehen in unterschiedlichen Fahrzeugbereichen lässt sich im Hinblick auf die Schädigung aus den Fahrwerksbeschleunigungen ableiten. Der Zusammenhang zwischen Beschleunigungen und den interessierenden Last- und Beanspruchungsgrößen wird in Messungen auf Teststrecken anhand des Durability-Transfer-Verfahrens bestimmt. Für Langzeitmessungen sind dann nur noch die Fahrwerksbeschleunigungen aufzunehmen, um daraus das Beanspruchungsgeschehen abzuleiten. Dieses Verfahren ist damit insbesondere für Messungen unter erschwerten Bedingungen geeignet; so wurden in Einsatzländern der Bundeswehr umfangreiche Patrouillenfahrten messtechnisch begleitet und die Daten im Hinblick auf die Rekonstruktion dortiger Belastungen auf Erprobungsstrecken ausgewertet.

Lastdatenannahme an Rädern und Komponenten auf Basis einer systematisch angelegten Lastdatenbank*

Jan Rötterink, Norbert Schmudde, Uwe Steinkamp, H. Tiesler May 28, 2013

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Kurzfassung ZF Lemförder und ZF Sachs haben mit der ZF Friedrichshafen AG eine vorhandene, auf Getriebeanwendungen basierende Lastdatenbank auf die Bedürfnisse der Fahrwerke umgearbeitet. In diese Lastdatenbank werden standardmäßig bereinigte, freigaberelevante Lastdaten für die betriebsfeste Entwicklung von Fahrwerk- und Lenkungskomponenten eingepflegt. Anhand von Ähnlichkeitsbetrachtungen von Fahrzeugen lassen sich für Neuprodukte Belastungen zumindest für eine Erstauslegung abschätzen oder vom Kunden bereitgestellte Lastdaten auf ihre Plausibilität prüfen. Die Lastdatenbank (Roadload-Database) basiert auf drei wesentlichen Teilsystemen: UNIdot stellt ein mächtiges, selbstorganisierendes Datenmanagementsystem dar. Innerhalb dieses Systems arbeitet ALOA (Automated LOad Analysis) als effizientes, wenig interaktives und vor allem flexibles Auswertesystem. Das Versuchsdaten- Suchsystem (VERSUS) sorgt für ein schnelles Selektieren der gewünschten Daten. Anhand von praktischen Beispielen werden im vorliegenden Artikel die Anwendung und der Nutzen der Werkzeuge aufgezeigt. Generell lässt sich die Aussage treffen, dass unter bestimmten Randbedingungen ein Fahrzeugvergleich hinsichtlich der auftretenden Betriebs- und Sonderlasten zulässig ist. Wichtig ist dabei die Erkenntnis, auf einer nicht exakten, aber verifizierbaren Basis zu arbeiten.

Standardisierte Lastannahmen für Pkw-Anhängevorrichtungen unter Fahrradträgerbelastung*

Stefan Weiland, Heinrich Lechner May 28, 2013

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Kurzfassung Der Einsatz von Fahrradträgern an Anhängevorrichtungen führt zu Belastungen, welche in der Richtlinie 94/20/EG und im Laststandard CARLOS TC nicht enthalten sind. Es besteht jedoch die Forderung, Sicherheitsbauteile so zu prüfen, dass alle während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs auftretenden Lasten im Auslegungsprozess berücksichtigt werden. Bisher wurde dies durch firmenspezifische Prüfprogramme realisiert. Zur statistischen Absicherung in Bezug auf den Kundeneinsatz sowie zur Vereinheitlichung der Prüfprogramme wurde der Laststandard Carlos TC BC in einem Industriearbeitskreis erarbeitet. Die konzeptionelle Vorgehensweise unter Berücksichtigung von Kundenbefragungen und Messungen ist hier dargestellt. Erste Versuchsergebnisse zeigen die Anwendbarkeit des Laststandards und die damit realisierten Versuchsergebnisse.

Belastungskollektive für Betriebsfestigkeitsversuche mit Großzellen von zivilen Transportflugzeugen*

Bianka Schmidt-Brandecker, Hans-Jürgen Schmidt May 28, 2013

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Kurzfassung Die gültigen Vorschriften der FAA fordern die Durchführung von Großzellen-Betriebsfestigkeitsversuchen zum Nachweis ausreichender Strukturfestigkeit für die beim Entwurf geplante Betriebszeit. Am Beispiel der Transportflugzeuge Airbus A330 und A340 wird die Erstellung der Belastungskollektive beschrieben. Die Belastungskollektive erlauben eine realistische Simulation der Flug-, Boden- und Kabinendifferenzdruck-Belastungen unter Berücksichtigung der geplanten Testdauer und des speziellen Verhaltens der Metallwerkstoffe. Die Simulation der Belastungskollektive erfolgt in einem Einzelflugprogramm, bei dem definierte Flugtypen in Blöcken simuliert werden. Die erhöhten Versuchslasten erfordert eine Interpretation der Versuchsergebnisse.

Annahmen von Beanspruchungskollektiven für Schiffskonstruktionen und deren Absicherung durch Messung*

Wolfgang Fricke, Anatole von Lilienfeld-Toal May 28, 2013

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Abstract

Kurzfassung Aufgrund der hohen zyklischen Belastungen durch den Seegang wird der Betriebsfestigkeit in der Schiffskonstruktion eine immer größere Rolle beigemessen. Daher wird im Folgenden die geschichtliche Entwicklung von standardisierten Lastkollektiven in den Bauvorschriften der Klassifikationsgesellschaften anhand von verschiedenen Messkampagnen dargestellt. Hierbei sind die Auswirkungen von wellenbedingten und von temperaturbedingten Lastschwankungen, von Schwingungen sowie von Ladungs- und Ballaständerungen zu trennen. Des Weiteren wird eine zurzeit an der TUHH durchgeführte Messkampagne zur Bestimmung von Lastkollektiven in der Ladungssicherung von Trailern auf Fährschiffen beschrie- ben und werden erste Ergebnisse der Messauswertung vorgestellt.

Virtuelle Qualitätsbewertung

Gunther Wehr, Michael Schön, Michael Ebenhoch May 28, 2013

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Abstract

Kurzfassung Durch die Berücksichtigung von Streuungen in der Betriebsfestigkeitsberechnung lassen sich schon im frühen Entwicklungsstadium, ohne Feld- oder Versuchsdaten, Bauteile bzw. Bauteilgruppen hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit beurteilen (Virtuelle Qualitätssicherung). Die Integration der Schädigungsanalyse in den Berechnungsablauf ermöglicht dabei die Berücksichtigung von lastniveau- und lastwechselabhängigen Festigkeitseigenschaften. Neben Aussagen zur Bauteilzuverlässigkeit lassen sich die für eine Verbesserung des Bauteilverhaltens entscheidenden Einflussgrößen bestimmen. Mit vorgenannten Informationen können Fertigungsaufwand und erreichbarer Benefit hinsichtlich der Produktqualität unmittelbar in Zusammenhang gebracht werden. Notwendige Voraussetzung hierfür ist jedoch eine genaue Kenntnis der statistischen Eigenschaften der Eingangsgrößen.

Vorschau

May 28, 2013

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Materials Testing is a SCI-listed English language journal dealing with all aspects of material and component testing with a special focus on transfer between laboratory research into industrial application. The journal provides first-hand information on non-destructive, destructive, optical, physical and chemical test procedures. It contains exclusive articles which are peer-reviewed applying respectively high international quality criterions.
All articles are subject to thorough, independent peer review.

Editing Associations: DGZfP, DVM and VDI Materials Engineering.