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Strukturoptimierung zur Verlängerung der Bauteil-Lebensdauer

Interdisziplinär zum Erfolg! - in diesem Sinne konnten wir in unserem letzten Projekt die Disziplinen Messtechnik, Konstruktion, Finite Elemente (FE)-Berechnung und Festigkeitsbewertung erfolgreich anwenden.

Aufgrund eines frühzeitigen Versagens einer Halterung am Drehgestell unseres Kunden wurden wir mit einer Betriebsmessung beauftragt die Ursache des Problems zu analysieren. Durch eine erste FE-Berechnung konnten wir darstellen, dass die Halterung und die darauf befestigte Komponente eine relativ niedrige Eigenfrequenz (kleiner 40 Hz) aufweist. Durch die Auswertung der Messdaten (DMS und Beschleunigungen) der Betriebsmessung konnten wir aufzeigen, dass die erste Biege-Eigenmode der Halterung und des darauf befestigten Bauteils durch den Fahrbetrieb dominant angeregt wird. Dies führt in weiterer Folge zu einem frühzeitigen Ermüdungsbruch. Mittels FE-Berechnung konnten wir anschließend eine konstruktive Maßnahme für den vorhandenen Bauraum finden, um die Eigenfrequenz des Systems zu ändern und ausreichend zu verstimmen. Im Rahmen einer zweiten Betriebsmessung ermittelten wir die betrieblichen Belastungen für die geänderte Konstruktion und führten eine Festigkeitsbewertung mit dem validierten FE-Modell durch. Damit konnte eine Erhöhung der betrieblichen Einsatzzeit um mindestens Faktor 10 erreicht werden, womit die vom Kunden benötigte Einsatzzeit von insgesamt 30 Jahren durch die geänderte Konstruktion zukünftig eingehalten werden kann.

In diesem Projekt ist hervorzuheben, dass die Kalibrierung der eingesetzten Sensoren, die Betriebsmessung und auch die Datenauswertung selbst mit der Engenium eigenen Software ACQUA durchgeführt wurde. Für Rückfragen zu ACQUA steht Ihnen Dipl.-Ing. Dumböck gerne zur Verfügung (dumboeck@engenium.at).