DE102015101942A1 - Method for testing a component made from a fiber composite material - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung eines aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellten Bauteils (1), umfassend die Schritte
a) Positionieren einer Anzahl von Schallsensormitteln (102, 103) an einer Oberfläche des Bauteils (1),
b) Erzeugen einer mechanischen Spannung innerhalb des Bauteils (1) durch Beaufschlagen des Bauteils (1) mit einer Last und Erhöhen der Last bis zum Erreichen einer Maximallast LMax, bei der mittels der Schallsensormittel (102, 103) eine Schallemission an der Oberfläche (10) des Bauteils (1) erfasst wird,
c) erneutes Erzeugen einer mechanischen Spannung innerhalb des Bauteils (1) durch Beaufschlagen des Bauteils (1) mit einer Last und Erhöhen der Last bis zum Erreichen einer Last LAE, bei der mittels der Schallsensormittel (102, 103) eine Schallemission an der Oberfläche (10) des Bauteils (1) erfasst wird,
d) Berechnen eines Felicity-Verhältnisses FR = LAE/LMax zwischen der Last LAE, bei der in Schritt c) die Schallemission einsetzt, und der zuvor in Schritt b) auf das Bauteil (1) einwirkenden Maximallast LMax. The invention relates to a method for testing a component (1) produced from a fiber composite material, comprising the steps
a) positioning a number of sound sensor means (102, 103) on a surface of the component (1),
b) generating a mechanical stress within the component (1) by applying a load to the component (1) and increasing the load until a maximum load L Max is reached at which a sound emission at the surface (102, 103) is achieved by means of the sound sensor means (10). 10) of the component (1) is detected,
c) again generating a mechanical stress within the component (1) by subjecting the component (1) to a load and increasing the load until a load L AE is reached , wherein by means of the sound sensor means (102, 103) a noise emission at the surface (10) of the component (1) is detected,
d) calculating a Felicity ratio FR = L AE / L Max between the load L AE , in which the sound emission starts in step c), and the maximum load L Max previously applied in step b) to the component (1).

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Figure DE102015101942A1_0001

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung eines aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellten Bauteils. The present invention relates to a method for testing a component made of a fiber composite material.

Bauteile, die aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt sind, haben mittlerweile eine große technologische Bedeutung, insbesondere in der Kraftfahrzeugindustrie. Mit Hilfe derartiger Bauteile können zum Beispiel Strukturen geschaffen werden, die eine hohe Steifigkeit bei vergleichsweise geringer Masse aufweisen. Zum Beispiel weisen Bauteile aus einem carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK) eine höhere Steifigkeit auf als entsprechende Bauteile, die aus Stahl hergestellt sind. Sie sind aber erheblich leichter als Stahl. Components that are made of fiber composites, have now a great technological importance, especially in the automotive industry. With the help of such components, structures can be created, for example, which have a high rigidity at a comparatively low mass. For example, carbon fiber reinforced plastic (CFRP) components have higher stiffness than equivalent steel parts. But they are considerably lighter than steel.

Faserverbundwerkstoffe bestehen aus Fasern, die in eine Matrix aus Kunststoff eingebettet sind. Sie können Schädigungsmechanismen unterliegen, die von einem Versagen auf mikroskopischer Ebene bis zu einer makroskopischen Schädigung reichen können. Wichtige Schädigungsmechanismen sind unter anderem Rissbildungen in der Matrix, Faserbrüche, das Ablösen von Fasern aus der Matrix, ein Faserauszug sowie eine Delamination (Enthaftung). Bauteile, die aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sind, machen daher eine zuverlässige Qualitätssicherung, insbesondere während der Herstellung im Rahmen einer Zwischen- und/oder Endkontrolle, erforderlich. Ferner sollten diese Bauteile während des Betriebs zumindest in regelmäßigen Zeitintervallen, vorzugsweise jedoch kontinuierlich überprüft werden. Fiber composites consist of fibers that are embedded in a matrix of plastic. They can be subject to damage mechanisms ranging from a microscopic failure to macroscopic damage. Important damage mechanisms include crack formation in the matrix, fiber breakage, the detachment of fibers from the matrix, a fiber pullout and a delamination (delamination). Components that are made of a fiber composite, therefore, make a reliable quality assurance, especially during the production as part of an intermediate and / or final inspection required. Furthermore, these components should be checked during operation at least at regular time intervals, but preferably continuously.

Bauteile, die aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sind, können mit bildgebenden oder alternativ auch mit nicht bildgebenden Verfahren untersucht werden. Zu den bildgebenden Verfahren gehören unter anderem Ultraschall-Prüfverfahren, Thermographie, Computertomographie oder Untersuchungen mit Röntgenstrahlen. Components that are made of a fiber composite material can be examined with imaging or, alternatively, with non-imaging methods. The imaging techniques include, but are not limited to, ultrasound scanning, thermography, computed tomography or x-ray imaging.

Untersuchungen mit Dehnungsmessstreifen sowie Schallemissionsmessungen sind Beispiele für nicht bildgebende Prüfverfahren. Examinations with strain gauges and acoustic emission measurements are examples of non-imaging test methods.

Bei der Schallemissionsprüfung werden dynamische Verschiebungen an einer Oberfläche des Bauteils erfasst, die durch akustische Wellen hervorgerufen werden. Diese akustischen Wellen entstehen durch kurzzeitige, sehr kleine Verschiebungen im Nanometerbereich im Inneren des Bauteils. Ursache für diese Verschiebungen und somit Quellen für Schallemissionen sind plötzliche Änderungen der mechanischen Spannung im Inneren des Bauteils, deren Ursache zum Beispiel eine Rissbildung, ein Rissfortschritt oder eine Delamination sein können. Die DE 10 2006 033 905 A1 offenbart ein Verfahren zur Beurteilung von Druckbehältern aus Verbundwerkstoffen durch Schallemissionsmessungen. Aus der AT 502 345 B1 ist ein Verfahren zur Beurteilung einer Restlebensdauer beziehungsweise der während des Gebrauchs auftretenden Schädigungen eines Bauteils, das aus einem langfaserverstärkten Verbundwerkstoff auf Kunststoffbasis hergestellt ist, durch Schallemissionsmessungen bekannt. In the acoustic emission test dynamic shifts are detected on a surface of the component, which are caused by acoustic waves. These acoustic waves are caused by short-term, very small shifts in the nanometer range inside the component. The cause of these shifts, and thus sources of acoustic emissions, are sudden changes in the internal stress of the component, which may be due, for example, to cracking, crack propagation or delamination. The DE 10 2006 033 905 A1 discloses a method for evaluating composite pressure vessels by acoustic emission measurements. From the AT 502 345 B1 is a method for assessing residual life or damage occurring during use of a component made from a long fiber reinforced plastic-based composite material, known by acoustic emission measurements.

Bildgebende Prüfverfahren haben den Nachteil, dass keine kontinuierliche Überwachung des Bauteils möglich ist. Sie liefern lediglich Informationen über den Bauteilzustand während der Durchführung der Messung. Sie eignen sich daher in erster Linie für produktionsbegleitende Prüfungen oder für Intervallprüfungen. Ferner kann mittels bildgebender Verfahren keine Korrelation zwischen der Belastungshistorie und der Bauteilschädigung hergestellt werden. Darüber hinaus liefern diese Verfahren keine Informationen über die Reststeifigkeit (Resttragfähigkeit) beziehungsweise Dauerhaltbarkeit des Bauteils. Imaging test methods have the disadvantage that no continuous monitoring of the component is possible. They merely provide information about the state of the component during the measurement. They are therefore primarily suitable for production-accompanying tests or for interval tests. Further, by means of imaging techniques, no correlation can be established between the stress history and the component damage. In addition, these methods provide no information about the residual rigidity (residual capacity) or durability of the component.

Die vorliegende Erfindung macht es sich zur Aufgabe, ein Verfahren zur Prüfung eines aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellten Bauteils anzugeben, mittels dessen die Reststeifigkeit beziehungsweise Dauerhaltbarkeit des Bauteils auf einfache Weise zuverlässig bestimmt werden kann. The object of the present invention is to specify a method for testing a component produced from a fiber composite material by means of which the residual rigidity or durability of the component can be determined reliably in a simple manner.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. The solution to this problem provides a method with the features of claim 1. The subclaims relate to advantageous developments of the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung eines aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellten Bauteils umfasst die Schritte

  • a) Positionieren einer Anzahl von Schallsensormitteln an einer Oberfläche des Bauteils,
  • b) Erzeugen einer mechanischen Spannung innerhalb des Bauteils durch Beaufschlagen des Bauteils mit einer Last und Erhöhen der Last bis zum Erreichen einer Maximallast LMax, bei der mittels der Schallsensormittel eine Schallemission an der Oberfläche des Bauteils erfasst wird,
  • c) erneutes Erzeugen einer mechanischen Spannung innerhalb des Bauteils durch Beaufschlagen des Bauteils mit einer Last und Erhöhen der Last bis zum Erreichen einer Last LAE, bei der mittels der Schallsensormittel eine Schallemission an der Oberfläche des Bauteils erfasst wird,
  • d) Berechnen eines Felicity-Verhältnisses FR = LAE/LMax zwischen der Last LAE, bei der in Schritt c) die Schallemission einsetzt, und der zuvor in Schritt b) auf das Bauteil einwirkenden Maximallast LMax.
The method according to the invention for testing a component produced from a fiber composite material comprises the steps
  • a) positioning a number of sound sensor means on a surface of the component,
  • b) generating a mechanical stress within the component by subjecting the component to a load and increasing the load until a maximum load L Max is reached at which a sound emission at the surface of the component is detected by means of the sound sensor means,
  • c) again generating a mechanical stress within the component by applying a load to the component and increasing the load until a load L AE is reached , in which a sound emission at the surface of the component is detected by means of the sound sensor means,
  • d) calculating a Felicity ratio FR = L AE / L Max between the load L AE , in which the sound emission starts in step c), and the maximum load L Max previously applied to the component in step b).

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, zuverlässige Aussagen über die Reststeifigkeit beziehungsweise Dauerhaltbarkeit des aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellten Bauteils zu treffen. Die auf das Bauteil einwirkende Last kann zum Beispiel eine Zuglast, eine Drucklast oder eine Biegelast sein. Desweiteren kann im Laborgestützten Versuchsbetrieb ein zügliches Lastkollektiv bzw. im Real-Betrieb die bauteilspezifische Betriebslast vorgesehen sein. Durch die Berechnung des so genannten Felicity-Verhältnisses FR = LAE/LMax zwischen der Last LAE und der im vorhergehenden Schritt auf das aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellten Bauteil einwirkenden Maximallast LMax ist es möglich, die Dauerhaltbarkeit beziehungsweise Reststeifigkeit des Bauteils zu beurteilen. Wenn bei der wiederholten Belastung des Bauteils auf das vorherige Lastniveau (also LAE = LMax) keine Energie umgesetzt wird, weist das Bauteil keine irreversiblen Schäden auf. Dann gilt: FR = 1. Wenn das Felicity-Verhältnis FR < 1 ist und somit bei wiederholter Belastung die Last LAE, bei der an der Oberfläche des Bauteils eine Schallemission erfasst werden kann, kleiner als die Maximallast LMax bei der vorherigen Belastung ist, liegen im Inneren des Bauteils irreversible Schäden vor, welche die Reststeifigkeit verringern und die Dauerhaltbarkeit des Bauteils verkürzen können. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für eine Abnahmeprüfung des Bauteils nach der Herstellung. Für die Erfassung der Schallemissionen werden zumindest zwei Schallsensormittel verwendet. With the help of the method according to the invention, it is possible to make reliable statements about the residual rigidity or durability of the To meet a fiber composite material produced component. The load acting on the component may be, for example, a tensile load, a compressive load or a bending load. Furthermore, in laboratory-assisted trial operation, a delayed load collective or, in real operation, the component-specific operating load may be provided. By calculating the so-called felicity ratio FR = L AE / L Max between the load L AE and the maximum load L Max acting on the component made of a fiber composite material in the previous step, it is possible to assess the durability or residual rigidity of the component. If no energy is transferred to the previous load level (ie L AE = L max ) during repeated loading of the component, the component does not show any irreversible damage. Then: FR = 1. If the felicity ratio FR <1 and thus, under repeated loading, the load L AE at which a surface acoustic emission of the component can be detected is less than the maximum load L Max at the previous load , inside the component irreversible damage, which reduce the residual rigidity and shorten the durability of the component. The method according to the invention is particularly suitable for an acceptance test of the component after production. At least two sound sensor means are used for the detection of the sound emissions.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die Verfahrensschritte b), c) und d) automatisiert durchgeführt werden. Dadurch ist es möglich, die Belastungsversuche und die zugehörigen Schallemissionsmessungen ohne einen Eingriff des Bedienpersonals durchzuführen. In a particularly advantageous embodiment, there is the possibility that the method steps b), c) and d) are carried out automatically. This makes it possible to carry out the load tests and the associated acoustic emission measurements without intervention by the operating personnel.

Vorzugsweise können die Zahlenwerte der Maximallast LMax, der in Schritt c) erreichten Last LAE sowie das in Schritt d) berechnete Felicity-Verhältnis FR in Speichermitteln einer Auswerteeinrichtung abrufbar gespeichert werden. Dadurch wird insbesondere die Möglichkeit geschaffen, zu einem späteren Zeitpunkt auf die gemessenen beziehungsweise berechneten Daten zugreifen zu können, um zum Beispiel Informationen über einen Schädigungsverlauf zu erhalten. Preferably, the numerical values of the maximum load L Max , the load L AE achieved in step c) and the felicity ratio FR calculated in step d) can be stored in memory means of an evaluation device in a retrievable manner. As a result, it is possible, in particular, to be able to access the measured or calculated data at a later time in order, for example, to obtain information about a course of damage.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die Verfahrensschritte b), c) und d) während der Verwendung des Bauteils in Echtzeit durchgeführt werden. Dadurch wird eine Echtzeitanalyse des Bauteils zur Überprüfung der Reststeifigkeit beziehungsweise Dauerhaltbarkeit ermöglicht. In a further advantageous embodiment, it is possible that the method steps b), c) and d) during the use of the component are carried out in real time. As a result, a real-time analysis of the component for checking the residual rigidity or durability is made possible.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass überprüft wird, ob das in Schritt d) berechnete Felicity-Verhältnis FR einen kritischen Grenzwert unterschritten hat. Dadurch kann in vorteilhafter Weise überprüft werden, ob die Gefahr eines Bauteilversagens unmittelbar bevorsteht oder eine Beschädigungsgrenze bereits überschritten wurde, die zum Beispiel einen Austausch des Bauteils erforderlich macht. Diese Überprüfung der kritischen Grenzwertunterschreitung des Felicity-Verhältnisses FR ist insbesondere bei der Echtzeitprüfung des Bauteils während der Verwendung vorteilhaft. According to a preferred development of the method, it is proposed to check whether the felicity ratio FR calculated in step d) has fallen below a critical limit value. This can be checked in an advantageous manner, whether the risk of a component failure is imminent or a damage limit has already been exceeded, which makes, for example, an exchange of the component required. This check of the critical limit undershoot of the Felicity ratio FR is particularly advantageous in real-time testing of the component during use.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Felicity-Verhältnis FR mit einem Berechnungsindex, der eine Wahrscheinlichkeit eines Bauteilversagens angibt, korreliert wird. Wenn eine Korrelation zwischen dem Felicity-Verhältnis FR und dem Berechungsindex, der eine Wahrscheinlichkeit eines Bauteilversagens angibt, hergestellt werden kann, ist es zum Beispiel möglich, bei einer Finite-Elemente-Berechnung des Faserverbunds eine detaillierte Aussage über die Dauerhaltbarkeit des Bauteils zu treffen. In a preferred embodiment, it may be provided that the felicity ratio FR is correlated with a calculation index indicating a probability of component failure. For example, when a correlation between the felicity ratio FR and the computational index indicating a probability of component failure can be established, it is possible to make a detailed statement about the durability of the component in a finite element computation of the fiber composite.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende 1. Diese zeigt eine schematisch stark vereinfachte Darstellung eines Messaufbaus 100, der zur Durchführung eines Verfahrens zur Bestimmung einer Dauerfestigkeit und/oder Reststeifigkeit eines aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellten Bauteils 1 eingerichtet ist. Das Bauteil 1, das mit dem hier vorgestellten Messaufbau 100 untersucht werden kann, kann insbesondere aus einem carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK) hergestellt sein. Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings 1 , This shows a schematically greatly simplified representation of a measurement setup 100 for carrying out a method for determining a fatigue strength and / or residual rigidity of a component made from a fiber composite material 1 is set up. The component 1 , with the measurement setup presented here 100 can be examined in particular may be made of a carbon fiber reinforced plastic (CFRP).

Der Messaufbau 100 umfasst eine Haltevorrichtung 101, auf der das Bauteil 1 unter Zwischenlage zweier Schallentkopplungsmittel 102, 103 angeordnet werden kann. Diese Schallentkopplungsmittel 102, 103 sind so ausgebildet, dass sie das Bauteil 1 schalltechnisch von der Haltevorrichtung 101 entkoppeln können. An einander gegenüberliegenden Enden 11, 12 des Bauteils 1 sind Lasterzeugungsmittel 104, 105 angeordnet, die zur Erzeugung einer auf das Bauteil 1 wirkenden Last eingerichtet sind. Diese Lasterzeugungsmittel 104, 105 können unmittelbar oder alternativ auch mittelbar an den beiden gegenüberliegenden Enden 11, 12 des Bauteils 1 angebracht sein. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Lasterzeugungsmittel 104, 105 so ausgebildet, dass sie auf das Bauteil 1 eine Zuglast zur Erzeugung einer mechanischen Zugspannung ausüben können. In alternativen Ausführungsformen ist es auch möglich, dass die Lasterzeugungsmittel 104, 105 dazu eingerichtet sind, eine auf das Bauteil 1 wirkende Druck- oder Biegelast zu erzeugen. The measurement setup 100 includes a holding device 101 on which the component 1 with the interposition of two sound decoupling means 102 . 103 can be arranged. These sound decoupling agents 102 . 103 are designed to be the component 1 sonically from the holding device 101 can decouple. At opposite ends 11 . 12 of the component 1 are load generating means 104 . 105 arranged to generate one on the component 1 acting load are set up. These load generating means 104 . 105 can directly or alternatively also indirectly at the two opposite ends 11 . 12 of the component 1 to be appropriate. In the embodiment shown here, the load generating means 104 . 105 designed to be on the component 1 can exert a tensile load to generate a mechanical tensile stress. In alternative embodiments, it is also possible that the load generating means 104 . 105 are set up, one on the component 1 to produce acting pressure or bending load.

Für eine Messung von Schallemissionen sind zwei Schallsensormittel 106, 107 vorgesehen, die jeweils unter Zwischenlage eines Schallkopplungsmediums 108 an einer Oberfläche 10 des Bauteils 1 angebracht sind. Die Schallsensormittel 106, 107 sind vorzugsweise piezoelektrisch ausgebildet, so dass sie die empfangenen Schallsignale in elektrische Signale wandeln können. Die beiden Schallsensormittel 106, 107 sowie die beiden Lasterzeugungsmittel 104, 105 sind an eine Messeinrichtung 109 angeschlossen, die so ausgebildet ist, dass die Zugbelastungsversuche mit den Schallemissionsmessungen automatisiert durchgeführt werden können. For a measurement of sound emissions are two sound sensors 106 . 107 provided, each with the interposition of a sound coupling medium 108 on a surface 10 of the component 1 are attached. The sound sensor means 106 . 107 are preferably formed piezoelectrically, so that they can convert the received sound signals into electrical signals. The two sound sensor means 106 . 107 as well as the two load generating means 104 . 105 are to a measuring device 109 connected, which is designed so that the tensile load tests can be carried out automatically with the acoustic emission measurements.

Bei der Schallemissionsprüfung werden dynamische Verschiebungen an der Oberfläche des Bauteils 1 erfasst, die durch akustische Wellen hervorgerufen werden. Diese akustischen Wellen, die mittels der Schallsensormittel 106, 107 nachgewiesen werden können, entstehen durch kurzzeitige, sehr kleine Verschiebungen im Nanometerbereich innerhalb des Bauteils 1. Die physikalische Ursache für diese Verschiebungen und damit Quellen für Schallemissionen sind plötzliche Änderungen der mechanischen Spannung im Inneren des Bauteils 1. Ursache hierfür können zum Beispiel eine Rissbildung, ein Rissfortschritt oder eine Delamination sein. In the acoustic emission test dynamic shifts are on the surface of the component 1 detected by acoustic waves. These acoustic waves generated by means of the sound sensor means 106 . 107 can be detected, caused by short-term, very small shifts in the nanometer range within the component 1 , The physical cause of these shifts, and hence sources of acoustic emissions, are sudden changes in the mechanical stress inside the component 1 , This can be caused, for example, by cracking, crack propagation or delamination.

Bei der Durchführung der Zugbelastungsversuche wird das Bauteil 1 mittels der Lasterzeugungsmittel 104, 105 mit einer Last beaufschlagt, so dass innerhalb des Bauteils 1 eine mechanische Spannung (Zugspannung) erzeugt wird. Die Last wird sukzessive so weit erhöht, bis eine Maximallast LMax erreicht wird, bei der mittels der Schallsensormittel 106, 107 eine Schallemission an der Oberfläche 10 des Bauteils 1 erfasst wird. Der Zahlenwert der Maximallast LMax wird vorzugsweise in Speichermitteln 110 der Messeinrichtung 109 abrufbar gespeichert. When carrying out the tensile load tests, the component becomes 1 by means of the load generating means 104 . 105 subjected to a load, so that within the component 1 a mechanical stress (tensile stress) is generated. The load is successively increased until a maximum load L Max is reached, at which means of the sound sensor means 106 . 107 a noise emission at the surface 10 of the component 1 is detected. The numerical value of the maximum load L Max is preferably in storage means 110 the measuring device 109 saved stored.

In einem nächsten Schritt wird das Bauteil 1 erneut mittels der Lasterzeugungsmittel 104, 105 mit einer Last beaufschlagt, so dass innerhalb des Bauteils 1 eine mechanische Spannung (Zugspannung) erzeugt wird. Die Last wird wiederum sukzessive so weit erhöht, bis eine Last LAE erreicht wird, bei der mittels der Schallsensormittel 106, 107 eine Schallemission an der Oberfläche 10 des Bauteils 1 erfasst wird. Der Zahlenwert der Last LAE wird vorzugsweise in den Speichermitteln 110 der Messeinrichtung 109 abrufbar gespeichert. In a next step, the component becomes 1 again by means of the load generating means 104 . 105 subjected to a load, so that within the component 1 a mechanical stress (tensile stress) is generated. The load is in turn successively increased until a load L AE is reached at which means of the sound sensor means 106 . 107 a noise emission at the surface 10 of the component 1 is detected. The numerical value of the load L AE is preferably in the storage means 110 the measuring device 109 saved stored.

Anschließend wird das so genannte Felicity-Verhältnis FR = LAE/LMax zwischen der Last LAE zu der im vorhergehenden Schritt auf das Bauteil 1 einwirkenden Maximallast LMax berechnet. Es zeigt sich, dass es durch die Berechnung des Felicity-Verhältnisses FR möglich ist, die Dauerhaltbarkeit beziehungsweise Reststeifigkeit des aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus CFK, hergestellten Bauteils 1 zu beurteilen. Wenn bei der wiederholten Belastung des Bauteils 1 auf das vorherige Lastniveau (also LAE = LMax) keine Energie umgesetzt wird, weist das Bauteil 1 keine irreversiblen Schäden auf. Dann gilt für das Felicity-Verhältnis: FR = 1. Wenn das Felicity-Verhältnis FR < 1 ist und somit bei wiederholter Belastung die Last LAE, bei der mittels der Schallsensormittel 106, 107 eine Schallemission erfasst werden kann, kleiner als die Maximallast LMax bei der vorherigen Belastung ist, liegen im Inneren des Bauteils 1 irreversible Schäden vor, welche die Reststeifigkeit verringern und die Dauerhaltbarkeit des Bauteils 1 verkürzen können. Subsequently, the so-called felicity ratio FR = L AE / L Max between the load L AE to that in the previous step on the component 1 acting maximum load L Max calculated. It turns out that it is possible by calculating the Felicity ratio FR, the durability or residual stiffness of the component made of a fiber composite material, in particular of CFRP 1 to judge. If during repeated loading of the component 1 to the previous load level (ie L AE = L Max ) no energy is converted, the component indicates 1 no irreversible damage. Then, for the felicity ratio: FR = 1. If the felicity ratio FR <1, and thus on repeated loading, the load L AE at which by means of the sound sensor means 106 . 107 a noise emission can be detected, is less than the maximum load L Max at the previous load, are located inside the component 1 irreversible damage, which reduce the residual rigidity and the durability of the component 1 can shorten.

Das hier vorgestellte Verfahren eignet sich unter anderem für Abnahmeprüfungen von Bauteilen 1, die aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sind. Das Verfahren kann in vorteilhafter Weise auch bei dynamischen Versuchen eingesetzt werden und ermöglicht insbesondere eine Echtzeitüberwachung des Bauteils 1 während des Betriebs. Es ist dazu in der Lage, valide Aussagen über die Dauerhaltbarkeit des Bauteils 1 zu liefern. The method presented here is suitable, among other things, for acceptance tests of components 1 , which are made of a fiber composite material. The method can also be used advantageously in dynamic experiments and in particular enables real-time monitoring of the component 1 during operation. It is capable of providing valid statements about the durability of the component 1 to deliver.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006033905 A1 [0006] DE 102006033905 A1 [0006]
  • AT 502345 B1 [0006] AT 502345 B1 [0006]

Claims (6)

Verfahren zur Prüfung eines aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellten Bauteils (1), umfassend die Schritte a) Positionieren einer Anzahl von Schallsensormitteln (102, 103) an einer Oberfläche des Bauteils (1), b) Erzeugen einer mechanischen Spannung innerhalb des Bauteils (1) durch Beaufschlagen des Bauteils (1) mit einer Last und Erhöhen dieser Last bis zum Erreichen einer Maximallast LMax, bei der mittels der Schallsensormittel (102, 103) eine Schallemission an der Oberfläche (10) des Bauteils (1) erfasst wird, c) erneutes Erzeugen einer mechanischen Spannung innerhalb des Bauteils (1) durch Beaufschlagen des Bauteils (1) mit einer Last und Erhöhen der Last bis zum Erreichen einer Last LAE, bei der mittels der Schallsensormittel (102, 103) eine Schallemission an der Oberfläche (10) des Bauteils (1) erfasst wird, d) Berechnen eines Felicity-Verhältnisses FR = LAE/LMax zwischen der Last LAE, bei der in Schritt c) die Schallemission einsetzt, und der zuvor in Schritt b) auf das Bauteil (1) einwirkenden Maximallast LMax. Method for testing a component made from a fiber composite material ( 1 ), comprising the steps of a) positioning a number of sound sensor means ( 102 . 103 ) on a surface of the component ( 1 b) generating a mechanical stress within the component ( 1 ) by applying the component ( 1 ) with a load and increasing this load until a maximum load L Max is reached , at which by means of the sound sensor means ( 102 . 103 ) a noise emission at the surface ( 10 ) of the component ( 1 c) re-generating a mechanical stress within the component ( 1 ) by applying the component ( 1 ) with a load and increasing the load until reaching a load L AE , in which by means of the sound sensor means ( 102 . 103 ) a noise emission at the surface ( 10 ) of the component ( 1 d) calculating a Felicity ratio FR = L AE / L Max between the load L AE , in which the sound emission starts in step c), and which is previously applied to the component (b) in step (b) 1 ) acting maximum load L Max . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte b), c) und d) automatisiert durchgeführt werden. A method according to claim 1, characterized in that the method steps b), c) and d) are carried out automatically. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahlenwerte der Maximallast LMax, der in Schritt c) erreichten Last LAE sowie das in Schritt d) berechnete Felicity-Verhältnis FR in Speichermitteln einer Auswerteeinrichtung (109) abrufbar gespeichert werden. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the numerical values of the maximum load L Max , the load L AE achieved in step c) and the felicity ratio FR calculated in step d) are stored in memory means of an evaluation device ( 109 ) are stored retrievably. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte b), c) und d) während der Verwendung des Bauteils (1) in Echtzeit durchgeführt werden. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the method steps b), c) and d) during use of the component ( 1 ) in real time. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob das in Schritt d) berechnete Felicity-Verhältnis FR einen kritischen Grenzwert unterschritten hat. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that it is checked whether the calculated in step d) Felicity ratio FR has fallen below a critical limit. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Felicity-Verhältnis FR mit einem Berechnungsindex, der eine Wahrscheinlichkeit eines Bauteilversagens angibt, korreliert wird. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Felicity ratio FR is correlated with a calculation index indicating a probability of a component failure.
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