Jahresbericht 2017

Forschungsbereich Betriebsfestigkeit

Unsere Ziele

Komponenten und Strukturen, die belastbar und besonders ressourceneffizient gestaltet sind und im geplanten Einsatzzeitraum zuverlässig funktionieren.

Unsere Leistungen

Numerische, messtechnische und experimentelle Verfahren der Betriebsfestigkeit, die wir flexibel und angepasst auf den Charakter der Aufgabe einsetzen. Seit 80 Jahren steht das LBF für Exzellenz und Anwendungsorientierung in der Betriebsfestigkeit. Das ist eine Tradition, der wir uns bewusst sind und die wir beständig weiterentwickeln: Wir forschen und arbeiten für die lebensdauerorientierte Gestaltung von Bauteilen, Baugruppen und Systemen im Straßen- und Schienenfahrzeugbau, in der Schifffahrt, in der Luftfahrt, aber auch im Kranbau oder für Windenergieanlagen. Hierfür setzen wir innovative und leistungsfähige Prüftechnik ein, die wir immer dann selbst entwickeln, wenn spezielle Anforderungen dies notwendig machen. Von sehr kleinen Lasten bis zu einem Kraftbereich von 2 MN nutzen wir die jeweils optimalen Aktor- und Prüfsysteme: elektrische bzw. elektro-mechanische Antriebe, Resonanz- oder Ultraschallprüfmaschinen sowie servohydraulische Zylinder.

Mit Finite-Elemente- und Mehr­köper-Simulationsverfahren bearbeiten wir gezielt solche Aspekte, die prüf- oder messtechnische Verfahren ergänzen und erweitern. Damit behandeln wir die Betriebsfestigkeit ganzheitlich und mit den für die jeweilige Phase der Produktentstehung am besten geeigneten Methoden.

Werkstoffe und Bauteile (Dr.-Ing. Heinz Kaufmann):

• Prüfung und Bewertung der Betriebsfestigkeit von metallischen und keramischen Werkstoffen und Bauteilen unter zyklischer Schwingbelastung mit konstanten und variablen Lastamplituden.
• Entwicklung und Anwendung numerischer Methoden unter Berücksichtigung von Fertigungseigenschaften und Oberflächennachbehandlung.
• Effiziente Ermittlung von Bauteilschwingfestigkeiten von u. a. Kurbelwellen, Pleuel einschließlich der statistischen Merkmale von Wöhler- und Lebensdauerlinien (Gaßner-Versuche).
• Angepasste Prüftechnik für VHCF-Prüfungen auch mit variablen Amplituden sowie Kleinlastprüfungen mit hochgenauer, reproduzierbarer Kraft- und Wegvorgabe.
• Ermittlung der Schwingfestigkeit von Werkstoffen und Bauteilen unter der Einwirkung von aggressiven Medien wie z. B. Kraftstoffe, korrosive wässrige Lösungen oder Wasserstoff.

Baugruppen und Systeme (Dipl.-Ing. Marc Wallmichrath):

• Charakterisierung von Gummi-/Metallbauteilen, Ermittlung der Betriebsfestigkeit – auch unter erhöhten Temperaturen.
• Numerische Elastomermodelle und deren quantitative Belegung mit Daten aus dem Versuch.
• Beschreibung komplexer Kinematiken mittels Mehr­körpersimulation (MKS) sowie Aufbau und Verifikation entsprechender Modelle bis zum Gesamtfahrzeug.
• Ableitung von zeitgerafften Versuchsprogrammen für die Laborerprobung auf Basis von gemessenen Last-Zeitreihen.
• Multiaxiale Laborprüfungen für Baugruppen und Systeme – u. a. radführende und rotierende Fahrwerkssysteme sowie allgemein lasttragende Komponenten.
• Konzeption, Entwicklung und Durchführung angepasster Erprobungsumfänge einschließlich des Aufbaus ggf. notwendiger Spezialprüfstände.
• Betriebslastennachfahrversuche, Absicherung der Betriebsfestigkeit von Baugruppen und Systemen.