Dem Einsatz von Dehnungsmessstreifen (DMS) kommt bei der Erfassung von Betriebsbeanspruchungen und der experimentellen Simulation von Betriebs- und Extremlasten an Komponenten und Systemen eine Schlüsselrolle zu. Mit hoher Genauigkeit lassen sich Spannungen, Verschiebungen, Verformungen, Dehnungen und Drücke erfassen. Dabei sind Messungen an Fahrzeugen, an Luft- und Raumfahrt- sowie an Betonstrukturen nur einige wenige Beispiele für die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten.
H. Niedermeier, V. Schuster und W. Kratz; IABG mbH, Ottobrunn
DMS-Applikation
Die zu vermessenden Strukturen und Untersuchungsobjekte sowie Sensoren im experimentellen Umfeld werden mit Dehnungsmessstreifen ausgerüstet. Dabei lassen sich entsprechend den jeweiligen Erfordernissen Applikationstechniken, Zubehör und DMS so auswählen, dass sich statische und langzeitstabile Messungen an Spannbeton ebenso realisieren lassen wie etwa von hochdynamischen Transienten bei Stoßbelastungen und Splitted Hopkinson Bar. Die Methode ist auch überall dort richtig eingesetzt, wo besonders diffizile Einsatzbedingungen herrschen. Dies sind beispielsweise schwer zugängliche Messorte etwa an Bohrungen oder Kröpfungen von Kurbelwellen oder extreme Umgebungstemperaturen, wie sie im Turbinen- oder Motorenbau auftreten. Auch Messungen im Umfeld aggressiver Umgebungsmedien wie beispielsweise Wasser, Salzwasser und Öl oder Messungen im Bereich starker elektromagnetischer Felder sind heute Stand der Technik. Dabei kann die Durchführung der DMS-Applikationen sowohl im stationären als auch im mobilen Einsatz erfolgen.
Typische Basismaterialien sind zum Beispiel Aluminium, Stahl, Titan, GFK/CFK, Keramik oder Baustoffe.
Die Dehnungsmessstreifen werden dabei, je nach den Erfordernissen des Anwendungsfalls, in Viertel-, Halb- oder Vollbrücken kalt oder heißhärtend geklebt. Für Spezialanwendungen stehen zusätzliche Sonderbefestigungstechniken wie das Anschweißen gekapselter DMS oder das Applizieren von Freigitter-DMS mit einer Plasmabeschichtung zur Verfügung.
Um Störgrößen wie den Temperaturgang, magnetische Wechselfelder, etc., aber auch unerwünschte Mess-Signalanteile wie zum Beispiel Biege-, Torsions- oder Zug/Druckanteile zu kompensieren, führt das Unternehmen die Art und Ausführung der Brückenergänzungen problemorientiert durch. Entsprechend der technischen und messtechnischen Anforderungen erfolgt die Instrumentierung der Verbindungen in 2-, 3-, 4- oder 6-Leiterausführung. Ebenso kann ein schaltungstechnisch unkompensierter Temperatureinfluss bei Kenntnis des Temperaturgangs auch numerisch korrigiert werden. Darüber lassen sich bei erhöhten Umgebungsanforderungen, beispielsweise bei agressiven Medien oder Verguss in Beton, entsprechende Abdeckverfahren für die DMS-Elemente anwenden.
DMS-Verstärker
Je nach Umgebungsbedingungen (EMV) und Anforderungen an die Nullpunktstabilität werden für die Messung Trägerfrequenz- oder Gleichspannungsverstärker eingesetzt. Bei höchsten Anforderungen an die Messgenauigkeit lassen sich auch Kompensationsverfahren anwenden. Darüber hinaus stehen für den mobilen Einsatz an Fahrzeugen spezielle, über das Bordnetz versorgbare Systeme zur Verfügung. Liegen erschwerte Umgebungsbedingungen wie etwa Feuchtigkeit und Staub vor, kommen Verstärkersysteme in speziellen Schutzarten zum Einsatz.
Datenerfassungssysteme
Für die Datenerfassung, Datenaufbereitung und -auswertung setzt der Hersteller auf den Anwendungsfall zugeschnittene Systeme ein. Diese können kanalspezifisch je nach Abtastrate bis zu 1800 Kanäle umfassen. Die Abtastfrequenz selbst erreicht je nach Anzahl der Messkanäle und der Art der Messanlage bis zu mehrere Kilohertz. Zur Auswertung und Dokumentation können die ermittelten Messdaten online verrechnet, dargestellt und in allen gängigen, kundenspezifischen Formaten zur Verfügung gestellt werden.
Das Unternehmen bietet neben stationären Lösungen auch mobile Anlagen für den Einsatz direkt vor Ort an.
Datenauswertung
Für die Auswertung der Messdaten stehen unterschiedlichste Softwaretools zur Verfügung, wobei im Sinne der Anwenderfreundlichkeit in erster Linie Windows-basierte Programme eingesetzt werden. Darüber hinaus ist das System aber auch für kundenspezifische Softwareapplikationen offen.
Aus den Messwerten können auch indirekte Größen wie Dehnungen und Spannungen, Ableitungen von Beschleunigungen und Kräften sowie mehrdimensionale Belastung durch Zusammenfassung mehrerer DMS bestimmt werden.
Dienstleistungen
Sollten sich die beschriebenen DMS-Verfahren nicht zur Problemlösung eignen, bietet das Unternehmen auch weitere Messverfahren wie spannungsoptische oder laseroptische Verfahren, Dehnungsaufnehmer und Extensiometer an, die unter den gleichen Anwendungsbedingungen eingesetzt werden können. Die Firma bietet folgende Dienstleistung für DMS:
l Beratung für DMS-Einsatz,
l Applikation von Dehnungsmessstreifen,
l Integration von Verstärkereinheiten,
l Integration von Messsystemen,
l Aufbau kompletter Messstrecken (DMS, Verstärker, Messsystem),
l Realisierung Inhouse oder beim Kunden,
l Auswertung und Dokumentation.
Weitere Informationen A QE 502
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