Effiziente Zustandsüberwachung struktureller Klebungen

Funktion und Beanspruchung der Klebung sind bei diesem Prüfmuster aus einer Batterie-Wannen-Klebung abgeleitet. (Quelle: ISF, SLA | Springer Professional)

Im Rahmen des Forschungsprojekts ‘SmartSHM‘ haben das Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik (ISF) und das Institut für Strukturmechanik und Leichtbau (SLA) an der RWTH Aachen eine Methodik auf der Basis struktureller Zustandsänderungen von Fügeteilen nach einer Klebung erarbeitet, berichtet Springer Professional aus einer Veröffentlichung der Institute.

Dabei wurde im Hinblick auf die Zustandsüberwachung das Dehnungsverhalten von strukturellen Überlappklebungen umfassend untersucht und bewertet, wobei die Entwicklung eines mechanischen Ersatzmodells erfolgreich umgesetzt wurde. Hierfür wurden neben den bestehenden analytischen und numerischen Methoden zur Modellierung des Bruchverhaltens in Klebungen auch kohäsive Elemente und der Kohäsivkontakt betrachtet, wobei beide Modellierungsansätze zur Vorhersage des Bruchverhaltens eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen aufwiesen.

Die sogenannte SHM-Methodik (‘Structural Health Monitoring‘) baut auf den Einsatz struktureller Schadensindikatoren auf. Dabei wird der Dehnungszustand eines Bauteils mit einem bekannten Referenzzustand verglichen und bewertet. Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, dass eine Zustandsüberwachung einer einfachen Überlappklebung durch Überwachung dehnungsmarkanter Stellen möglich ist. Durch die Einführung eines Ampelsystems war es möglich, frühzeitig ein Versagen der Klebung vorhersagen kann. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden anschließend erfolgreich auf ein bauteilnahes Funktionsmuster übertragen.

Allerdings konnten die Auswirkungen der Fertigungstoleranzen sowie die Auswirkungen von Klebstoffalterung und zyklischen Beanspruchungen nicht vollumfänglich untersucht werden und bedürfen weiterer Forschung, um die SHM-Methodik robuster und referenzierter gestalten zu können.

Bild oben: Das Funktionsmuster und die Beanspruchung der Klebung wurden aus einer Batterie-Wannen-Klebung abgeleitet. (Quelle: ISF/SLA)


Quelle und weitere Infos: Springer Professional

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