Optimierte frequenz- und schädigungsgerechte Prüfung von vibrationsbelasteten Bauteilen

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Optimierte frequenz- und schädigungsgerechte Prüfung von vibrationsbelasteten Bauteilen

Decker, M. / Rödling, S.

Der Nachweis der Betriebsfestigkeit von Fahrzeuganbauteilen unter Vibrationsbelastungen wird häufig durch Vibrationsprüfung mit breitbandigen Rauschsignalen erbracht. Die Verfahren zur Ableitung geeigneter Leistungsdichtespektren aus Fahrbetriebsmessungen sind dabei noch kaum standardisiert und können zu viel zu niedrigen Prüfvorgaben und damit unzureichender Prüfung führen. Es wird ein Verfahren vorgestellt, das erstmals durchgängig die Aspekte der Betriebsfestigkeit bei Fenster-Wichtung, Überlappung, Korrektur der Amplitudendämpfung und Mittelung berücksichtigt und somit Leistungsdichtespektren ableiten läßt, die in Ihrer Schädigung für frequenzempfindliche Bauteile einem definierten Bemessungsszenario entsprechen. Der Aufwand für Abgleichmessungen am Prüfstand kann damit minimiert werden. Es konnte ein Verfahren zur schädigungsäquivalenten Mittelung der Einzelergebnisse der abschnittsweisen Fouriertransformation sowie eine schädigungswichtende Fensterfunktion hergeleitet werden, mit denen bei geeigneter Wahl des Überlappungsgrades alle Zeitabschnitte schädigungsmäßig mit gleichem Gewicht berücksichtigt werden. Die Schädigungsdämpfung der Wichtungsfunktion wird durch einen berechneten Korrekturfaktor ausgeglichen. Das so abgeleitet Prüfspektrum entspricht einem Zeitfenster, das unter den getroffenen Annahmen für alle eigenfrequenzbehafteten fiktiven Schwachstellen die gleiche rechnerische Schädigung verursacht wie die analysierten Zeitfenster im Mittel.