Zuverlässigkeit technischer Systeme

Zur betriebsfesten Auslegung von technischen Systemen oder deren Komponenten werden Methoden angewendet und entwickelt, die den gesamten Entwicklungsprozess und die Nachsorge betreffen. Die meisten Projekte stammen dabei aus der Fahrzeug- oder Zulieferindustrie. Im Bild: Bremsscheibe.

Lastdaten und Betriebsfestigkeit

Bei Fragen rund um Zuverlässigkeit und Betriebsfestigkeit benötigen wir die Eigenschaften der Systeme und Bauteile sowie die Lastdaten. Diese Daten lassen aber erst in Kombination mit der Entwicklung und Prüfung relevante Schlussfolgerungen zu.

Um eine Auslegung zu ermöglichen, die ohne Überdimensionierung die Kundenanforderungen erfüllt, ermitteln wir die im Feld auftretenden Beanspruchungen und deren Varianz. Dies erfolgt zum Beispiel durch eine geeignete Mischung von direkter Lastmessung in ausgewählten Zuständen, allgemeine Beobachtung des Kundenverhaltens und statistischer Hochrechnung von Teildaten.

Daten erheben und auswerten

Um Daten möglichst effizient zu erheben, planen wir die dazugehörigen Kampagnen, führen diese durch und werten diese aus. Zudem extrapolieren wir die gewonnen Daten auf lange Nutzungsdauern. Dabei spielen sowohl bei der Planung als auch in der Auswertung und Hochrechnung geo-referenzierte Daten eine wichtige Rolle. Der Ansatz und die Methoden dazu werden in den Anwendungsfeldern Gesamtprozess zur Herleitung von LastannahmenVMC GeoLDA und U·Sim beschrieben.

Hauptergebnisse der Kampagne zur Datenerhebung sind Referenz- oder Auslegungslasten. Diese erfassen das Kundenverhalten und werden in einem nachgeordneten Schritt auf Standardlastfälle oder Teststrecken abgebildet. Das heißt etwa für Straßenfahrzeuge, dass die Referenzlast durch eine Mischung von Bahnen auf einem Testgelände dargestellt wird. Für eine Land- oder Baumaschine wird dies durch eine Reihe von Standardanwendungen (Pflügen, Transport oder Erdaushub und LKW beladen) abgebildet. Für diese Mehrzieloptimierungsaufgabe bieten wir die passenden Tools an (U·SimOpt).

 

Betriebsfestigkeit mit statistischen Methoden ermitteln

In unserem Arbeitsfeld Lebensdauerstatistik und Ausfallwahrscheinlichkeiten setzen wir statistische Methoden zur Planung und Auswertung von Lebensdauerversuchen und Garantiedaten um. Eine zentrale Rolle spielt dabei das über viele Jahre in enger Zusammenarbeit mit der Industrie entwickelte Programm Jurojin.

 

Datensimulation und Belastungstests

Oft wurden nicht alle für die Bauteilbewertung erforderlichen Lasten gemessen, sondern es wurden Schnittlasten durch Simulation ergänzt. Dieser Schritt könnte im Prinzip schon früh im Prozess neue rechnerisch ermittelte Signale ergänzen, wird aber häufig erst nach der Abbildung auf die Teststrecken bzw. Standardlastfälle durchgeführt, um Simulationsaufwand zu sparen.

Vor einer Freigabe werden Bauteile oder ganze Systeme auf dem Prüfstand getestet und bewertet. Insbesondere bei Bauteilen mit komplexen Belastungen (Schwenklager eines PKW oder Ausleger eines Baggers) kann im Versuch die volle Zahl der Schnittlasten nicht realisiert werden. Stattdessen werden vereinfachte Prüfkonfigurationen gesucht (weniger Zylinder, einfachere Lastsignale usw.), um den Aufwand realistisch zu halten. Solche Fragestellungen behandeln wir im Anwendungsfeld Ersatzversuche.

Anwendungsfelder

 

Gesamtprozess zur Herleitung von Lastannahmen

Im gesamten Prozess unterstützen unsere Software-Tools bei der Herleitung von Lastannahmen

 

Allgemeine Lastdatenanalyse

Für die Entwicklung mechanisch beanspruchter Systeme ist ein gutes Verständnis der Betriebslasten entscheidend.

 

Ersatzversuche

Wir haben ein Verfahren entwickelt, bei dem eine optimale Prüfstandskonfiguration mit zugehöriger Anregung ermittelt werden kann.

Produkte zum Schwerpunkt

 

Geo-referenzierte Lastdatenauswertung mit VMC® GeoLDA

Anreicherung konventionell gesammelter Messdaten durch Abbildung auf das Straßennetz.

 

Simulation der Fahrzeugnutzung im Feld und Repräsentation auf Teststrecken

mit unseren Tools U·Sim und U·SimOpt

 

Lebensdauerstatistik und Ausfallwahrscheinlich­keiten mit Jurojin

Statistische Planung von Lebensdauerversuchen