Strukturfestigkeits- und Materialermüdungstests

Die strukturelle Integrität ist für die Lebensdauer eines Fahrzeugs von großer Bedeutung – wie sieht die Integrität des Fahrzeugs im Hinblick auf Karosseriekonstruktion, Fahrwerk oder andere Komponenten wie Dämpfung, Achsen, Antriebsstrang-Halterungen oder ganze Baugruppen aus? Wie wirken sich Umweltbedingungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Sonnenlicht auf die strukturelle Integrität des Fahrzeugs aus? Die folgenden Parameter sollten gegeneinander abgewogen werden:

  • Optimales Gewicht und Dimensionierung der Gesamtkonstruktion
  • Sicherer Betrieb
  • Betriebsfestigkeit
  • Robustheit
  • Leistung
  • Zuverlässigkeit

 

Während der Prüfung muss ein Fahrzeug über eine bestimmte simulierte Lebensdauer typischen mechanischen Belastungen im Betrieb standhalten. Ein Versagen in Form von Materialermüdung, beginnenden Rissen oder Schädigung ist nicht akzeptabel.

Vor Beginn von Praxistests auf speziellen Testgeländen erfolgt die Validierung der strukturellen Integrität eines Fahrzeugs als vollständige Simulation auf einem PC und in Form von Tests in automatisierten Testanlagen in Betriebsfestigkeitslabors. Hier wird die Lastdatenermittlung durch Aktoren reproduziert. Lesen Sie mehr zu Labortests

 


Das perfekte Setup für strukturelle Integrität

HBM Darmstadt ist das weltweit führende Kompetenzzentrum für Messung und Datenanalyse im Bereich der strukturellen Integrität.

Holen Sie sich die komplette Toolbox – von der Analyse der Ermüdungslebensdauer auf Basis von FEM-Modellen bis hin zu mobilen Datenerfassungslösungen für den Einsatz im Feld und im Labor, einschließlich leistungsstarker EDGE-Software und serverbasierter Datenanalyse. Dies natürlich mit dem Ziel, dass das gesamte Team schnelle Tests und Analysen und ein effizientes Ergebnis für die Freigabe durch das Management liefert.

Vorteile durch HBM-Messtechnik im Bereich strukturelle Integrität

Beschleunigen Sie Tests in allen Bereichen – Simulation, Feld und Labor. Konzentrieren Sie sich auf Ihre Daten, vereinfachen Sie Ihre Entwicklung und verringern Sie Risiken für Ihre Tests.

Mit der HBM-Toolbox für strukturelle Integrität können Sie die mit Ihrem individuellen virtuellen und physischen Prüfobjekt gewonnenen Simulations- und Testdaten organisieren und darauf reagieren.

  • Reduzieren Sie Zeit- und Ressourcenaufwand deutlich durch die Zusammenarbeit mit HBM-Experten, die nahtlose Kette von Werkzeugen und alle notwendigen Dienstleistungen
  • PC-Simulation: CAE-basierte Analyse der Ermüdungslebensdauer mit nCode DesignLife
  • Komplettmesskette aus Dehnungsmessstreifen (DMS), Datenerfassungssystemen (DAQ-Systemen) und Software, in der alle Komponenten reibungslos zusammenarbeiten
  • Breites Portfolio an elektrischen DMS mit kurzen Lieferzeiten, auch als sofort einsatzbereite konfektionierte DMS lieferbar
  • Verschaltung des Datenerfassungssystems mit höchster Störfestigkeit gegen elektromagnetische Einflüsse und thermische Drift durch Trägerfrequenztechnologie, verteilbare Verstärkermodule und automatische Kalibrierung aller Kanäle
  • Kompensation von Kabeleinflüssen durch patentierte Messverstärker-Technologie mit 4-, 5- und 6-Leiterschaltung
  • Dasselbe Datenerfassungssystem für die mobile Lastdatenermittlung RLDA) und Labortests
  • Perfekte Integration des DAQ-Systems in Prüfstände zur Straßensimulation des Typs MTS-329 mit FlexTest/RPC Pro sowie in MAST und alle Komponenten-Prüfstände mit INSTRON LabSite
  • Komplette Softwarelösung für die Anwendung, zum Loslegen ohne Programmierung
  • Leistungsstarke, serverbasierte Datenverarbeitung und Analyse auf Basis von nCodeDS
  • Gesamtdatenverwaltung und Zusammenarbeit auf Basis von Aqira
  • Materialprüfung und -Bewertung als Dienstleistung mit HBK-Prüfgeräten

Offenes HBM-System

Integrieren Sie die am besten geeigneten Hardware-Kombinationen verschiedener Hersteller in Ihre Gesamttestlösung mit Technologien wie EtherCAT, PROFINET, ASAM xCP-on-Ethernet oder einer einfachen API.

Beispiele:



Fragen? Wenden Sie sich an uns! Wir sind gerne für Sie da!

Datenerfassung mit QuantumX/SomatXR: Parallele Datenerfassung und Steuerung

Unterstützt Standard-TCP/IP-Ethernet und Industrial Ethernet-Standards wie EtherCAT® und ermöglicht:

  • Reduktion von Verkabelungsaufwand, Anzahl an Eingängen auf der Steuerungsseite und Gesamtkosten
  • Verkürzung der Rüstzeit und Kosteneinsparungen
  • Verringerung von Komplexität und möglichen Fehlern
  • Erhöhung der Verfügbarkeit und der für Tests zur Verfügung stehenden Zeit sowie Verkürzung der Entwicklungszeit
  • Verbesserung der Datenqualität und Zuverlässigkeit insgesamt
  • Nutzung eines einzigen Zeitstempels und verschiedener Taktzyklen („verteilte Uhren“ (Distributed Clocks), 3 Sync-Manager)

Mehr erfahren: QuantumX ­     Mehr erfahren: SomatXR ­

Die Datenerfassungssysteme QuantumX und die robusten SomatXR-Systeme haben den gleichen Analogeingangspfad und können flexibel kombiniert werden – beide Datenerfassungssysteme bieten die gleiche Funktionalität für den Einsatz im Feld und im Prüfstand sowie ähnliche Integrationsmöglichkeiten.

Software catman und Analyse

catman ist eine umfassende und anpassungsfähige, nicht programmierbare Software, konzipiert für Datenerfassung, Online-Berechnungen und -Analyse durch Überwachung des gesamten Testablaufs. catman bietet umfangreiche Berichtsfunktionen mit grafischer Darstellung der Ergebnisse.

Alle erfassten Messdatensätze laufen in die Datenanalyse durch Rainflow-Klassierung und Monte-Carlo-Simulationen. Die Software bietet entweder die Erstellung einer Wöhlerlinie (Festigkeitsverhalten bei konstanter Amplitude) oder einer Gaßnerlinie (Festigkeitsverhalten bei variabler Amplitude).

Der effiziente und prozessorientierte Workflow reduziert Kosten und verkürzt Testzeiten.

Mehr erfahren: Software catman­


Struktur- und Betriebsfestigkeitsprüfung: vom Labor auf die Straße

Eine Überprüfung der Betriebsfestigkeit im Labor erfolgt in einer der letzten Phasen, bevor ein Fahrzeugprototyp auf den Markt gebracht werden kann. Zur Erstellung von Programmen für Strukturtest, die die tatsächlichen Marktanforderungen abdecken, werden hydraulische, pneumatische und elektrische Aktuatoren, Schwingtische und Klimakammern verwendet.

Ein Betriebsprofil definiert die Testbedingungen, aber auch die Zielvorgaben der Schädigungen. Im Labor werden hauptsächlich dehnungs- und kraftbasierte Messungen genutzt, um Lasten unter den realen Betrieb widerspiegelnden Bedingungen zu charakterisieren und die daraus resultierende kumulierte Schädigung durch Materialermüdung zu berechnen.

Zur authentischen Nachbildung der Bedingungen auf der Straße werden in zahlreichen dynamischen und statischen Tests verschiedene Belastungen des zu prüfenden Systems reproduziert:

  • Mehrachsen-, 4-Stempel-Straßensimulation mit sechs Freiheitsgraden des kompletten Fahrzeugs
  • Beanspruchungs- und Dehnungsanalyse des Fahrzeugs
  • Bi-axiale, axial-torsionale, mehrachsige Belastungsmaschinen
  • Materialermüdung bei hoher und niedriger Zykluszahl
  • Thermo-mechanische Materialermüdung
  • Bruchmechanik und Bruchfestigkeitstests
  • Untersuchungen zu Rissausbreitung und -fortschritt
  • Bruchzähigkeit, hohe Dehnungsrate, quasi-statische Beanspruchung
  • Validierung von Lenksystemen und statische Festigkeit, Torsion, Biegung

Schließlich wird der Fahrzeugprototyp auch auf einem geeigneten Testgelände (Proving Ground) getestet, um reale Betriebslasten zu replizieren. Bei der mobilen Lastdatenermittlung (RLDA) wird das Fahrzeug mit zusätzlichen Sensoren ausgestattet: Dehnungsmessstreifen (DMS), Beschleunigungssensoren, Seilzuglängengebern, spezielle Messräder an einer oder zwei Achsen für die Kraft- und Momentenmessung, GNSS/GPS/IMU-Sensorik für Position und Kinematik, sowie Videokameras zur Aufzeichnung der Fahrsituation.


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