Ermittlung von Schnittkraftzeitverläufen basierend auf Dehnungsmessungen
Fraunhofer ITWM
Um mittels Simulation eine Schädigungsverteilung in einem Bauteil bzw. System - wie beispielsweise einer Achsanbindung - berechnen zu können, ist die Kenntnis des zeitlichen Verlaufes der angreifenden Lasten unerlässlich. In vielen Fällen sind diese Verläufe jedoch messtechnisch nicht direkt bzw. nur mit sehr erheblichem Aufwand zu ermitteln.
Ziel ist es, basierend auf gemessenen Dehnungszeitverläufen die Zeitverläufe der angreifenden äußeren Lasten bzw. Schnittgrößen (z.B. Kräfte, Momente) zu identifizieren. Diese können dann verwendet werden um eine Lebensdauerverteilung im ganzen Bauteil zu berechnen und auch kritische Stellen, die messtechnisch nicht direkt erfasst wurden, mittels Simulation zu identifizieren.
Zur Lösung des Problems wird das Verfahren der »iterativ lernenden Regelung« eingesetzt. Dieses Verfahren wurde im Prüfstandsumfeld entwickelt und ermöglicht es, zeitliche Verläufe von Anregungsgrößen iterativ so zu bestimmen, dass vorgegebene Zielgrößen möglichst gut erreicht werden. Anregungssignale sind in diesem Fall die gesuchten Schnittgrößen, Zielgrößen die gemessenen Dehnungszeitverläufe.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass dieses Verfahren - im Gegensatz zur Verwendung einer einfachen Übertragungsmatrix zwischen äußeren Lasten und Dehnungen - auch dann eingesetzt werden kann, wenn zwischen Lastkonfiguration und Dehnungszuständen kein linearer Zusammenhang besteht bzw. zusätzlich das Eigenschwingungsverhalten der Struktur zu berücksichtigen ist.
Mit den iterativ ermittelten Schnittkraftzeitverläufen ist es nun möglich eine Schädigungsverteilung im gesamten Bauteil zu berechnen. Auf diese Weise können kritische Stellen im Bauteil identifiziert werden, die vorher als solche nicht bekannt waren und für die keine Dehnungsmessungen vorhanden sind.
