DE102020104998A1 - Verfahren und System zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils - Google Patents

Verfahren und System zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils Download PDF

Info

Publication number
DE102020104998A1
DE102020104998A1 DE102020104998.6A DE102020104998A DE102020104998A1 DE 102020104998 A1 DE102020104998 A1 DE 102020104998A1 DE 102020104998 A DE102020104998 A DE 102020104998A DE 102020104998 A1 DE102020104998 A1 DE 102020104998A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
component
assessed
wöhler
determining
service life
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020104998.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Sebastian Fillep
Matthias Funk
Patrick Levi
Timm Eichstaedt
Johannes Moeller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102020104998.6A priority Critical patent/DE102020104998A1/de
Publication of DE102020104998A1 publication Critical patent/DE102020104998A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils (B1), mit den folgenden Verfahrensschritten:- Bereitstellen mehrerer Trainingsbauteile (B2);- Ermitteln von Bauteilparametern jedes der Trainingsbauteile (B2);- Ermitteln einer Wöhlerkennlinie jedes der Trainingsbauteile (B2);- Trainieren (20) eines selbstlernenden Bestimmungsmoduls mittels der Bauteilparameter und der Wöhlerkennlinie jedes der Trainingsbauteile (B2) zur Bildung eines trainierten Bestimmungsmoduls;- Ermitteln von Bauteilparametern des zu bewertenden Bauteils (B1);- Bestimmen einer Wöhlerkennlinie (41) des zu bewertenden Bauteils (B1) durch das trainierte Bestimmungsmodul;- Bestimmen einer Lebensdauer des zu bewertenden Bauteils (B1) anhand der durch das trainierte Bestimmungsmodul bestimmten Wöhlerkennlinie (41) des zu bewertenden Bauteils (B1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils. Ferner betrifft die Erfindung ein System zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils.
  • Die voraussichtliche Lebensdauer eines Bauteils wird üblicherweise durch Beanspruchungsversuche ermittelt. Alternativ ist es bekannt, die Ermüdung des Bauteils durch ein Modell zu beschreiben und die voraussichtliche Lebensdauer anhand eines solchen Modells rechnerisch vorauszusagen, beispielsweise gemäß der FKM-Richtlinie. Die Durchführung von Versuchen wie auch die Modellierung von Bauteilen stellt sich in der Praxis oftmals als zeitaufwändig dar.
  • Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, eine möglichst schnelle Voraussage einer voraussichtlichen Lebensdauer eines Bauteils zu ermöglichen.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils vorgeschlagen, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
    • - Bereitstellen mehrerer Trainingsbauteile;
    • - Ermitteln von Bauteilparametern jedes der Trainingsbauteile;
    • - Ermitteln einer Wöhlerkennlinie jedes der Trainingsbauteile;
    • - Trainieren eines selbstlernenden Bestimmungsmoduls mittels der Bauteilparameter und der Wöhlerkennlinie jedes der Trainingsbauteile zur Bildung eines trainierten Bestimmungsmoduls;
    • - Ermitteln von Bauteilparametern des zu bewertenden Bauteils;
    • - Bestimmen einer Wöhlerkennlinie des zu bewertenden Bauteils durch das trainierte Bestimmungsmodul;
    • - Bestimmen einer Lebensdauer des zu bewertenden Bauteils anhand der durch das trainierte Bestimmungsmodul bestimmten Wöhlerkennlinie des zu bewertenden Bauteils.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass zunächst mehrere Trainingsbauteile bereitgestellt und deren Bauteilparameter ermittelt werden. Zudem wird für jedes dieser Trainingsbauteile eine Wöhlerkennline ermittelt, wobei insbesondere ein oder mehrere Ermüdungsversuche mit jedem der Trainingsbauteile durchgeführt wird. Gemäß der Erfindung wird das selbstlernende Bestimmungsmodul mittels der Bauteilparameter und der Wöhlerkennlinie jedes der Trainingsbauteile trainiert. Die Wöhlerkennlinie kann entweder als Kurvenverlauf vorliegen oder in Form von Wöhlerparametern, welche den Verlauf der Wöhlerkennlinie beschreiben. Mit diesem trainierten Bestimmungsmodul kann dann allein mittels der Bauteilparameter des zu bewertenden Bauteils eine entsprechende Wöhlerkennlinie für dieses erste Bauteil ermittelt werden. Die Durchführung von Beanspruchungsversuchen mit dem zu bewertenden Bauteil, insbesondere die experimentelle Ermittlung einer Wöhlerkennlinie für das erste Bauteil, ist nicht erforderlich. Das trainierte Bestimmungsmodul ermöglicht eine schnelle Bestimmung der Wöhlerkennlinie und damit auch der voraussichtlichen Lebensdauer des zu bewertenden Bauteils.
  • Bei dem Bauteil handelt es sich bevorzugt um ein Federelement, eine Achse, eine Welle oder einen Bolzen. Das selbstlernende Bestimmungsmodul kann als Softwaremodul oder als Hardwaremodul oder als kombiniertes Software- und Hardwaremodul ausgebildet sein.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Ermitteln der Bauteilparameter jedes der Trainingsbauteile das Erfassen einer Oberflächenhärte jedes der Trainingsbauteile. Die Oberflächenhärte der Trainingsbauteile wird bevorzugt experimentell als Vickers-Oberflächenhärte ermittelt, insbesondere als Vickers-Oberflächenhärte mit einer Prüfkraft von 10 kp, also als HV10-Vickers-Oberflächenhärte. Hierzu kann ein Eindringköper in Form einer geraden Pyramide mit der vorgegebenen Prüfkraft senkrecht in die Oberfläche des jeweiligen zweiten Bauteils eingedrückt und die Größe des Prüfeindrucks zur Ermittlung der Vickers-Oberflächenhärte gemessen werden.
  • Bevorzugt ist es, wenn das Ermitteln der Bauteilparameter jedes der Trainingsbauteile alternativ oder zusätzlich das Ermitteln eines höchstbeanspruchten Werkstoffvolumens jedes der Trainingsbauteile umfasst, beispielsweise eines V90-Werkstoffvolumens. Unter dem V90-Werkstoffvolumen wird dabei das Volumen in mm3 verstanden, welches die höchsten 10% der Spannungen aufnimmt. Das Ermitteln des höchstbeanspruchten Werkstoffvolumens erfolgt besonders bevorzugt mittels eines Finite-Elemente-Methode-Berechnungsmoduls (FEM-Modul). Dem FEM-Modul werden bevorzugt Geometrieinformationen betreffend das jeweilige Bauteil zugeführt. Alternativ oder zusätzlich kann eine hochbeanspruchte Oberfläche, insbesondere eine A90-Oberfläche, ermittelt werden. Auch eine hochbeanspruchte Oberfläche kann mittels des FEM-Moduls ermittelt werden.
  • Bevorzugt ist es, wenn das Ermitteln der Bauteilparameter jedes der Trainingsbauteile alternativ oder zusätzlich das Ermitteln eines Umrechnungsfaktors zwischen einer Beanspruchung, insbesondere einer Kraft oder einem Moment, und einer Spannung für jedes der Trainingsbauteile umfasst.
  • Bevorzugt ist es, wenn das Ermitteln der Bauteilparameter jedes der Trainingsbauteile alternativ oder zusätzlich das Ermitteln eines r-Werts für jedes der Trainingsbauteile umfasst. Der r-Wert ist ein Maß für die senkrechte Anisotropie von plastischen Verformungen dar. Der r-Wert kann nach DIN EN ISO 10113 ermittelt werden.
  • Bevorzugt ist es, wenn das Ermitteln der Bauteilparameter jedes der Trainingsbauteile alternativ oder zusätzlich das Ermitteln einer Belastungsart umfasst. Die Belastungsart kann eine axiale Belastung und/oder eine Biegebelastung und/oder eine Torsionsbelastung sein.
  • Bevorzugt ist es, wenn das Ermitteln der Bauteilparameter jedes der Trainingsbauteile alternativ oder zusätzlich das Ermitteln eines Spannungsgradienten jedes der Trainingsbauteile umfasst.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Ermitteln der Wöhlerkennlinie jedes der Trainingsbauteile das Ermitteln von Wöhlerparametern jedes der Trainingsbauteile, insbesondere von Dauerfestigkeit, Neigung und Abknickpunkt. Das Ermitteln der Wöhlerparameter erfolgt bevorzugt mittels eines Maximum-Likelihood-Verfahrens.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Ermitteln der Bauteilparameter des zu bewertenden Bauteils das Erfassen einer Oberflächenhärte des zu bewertenden Bauteils. Die Oberflächenhärte des zu bewertenden Bauteils wird bevorzugt experimentell als Vickers-Oberflächenhärte ermittelt, insbesondere als Vickers-Oberflächenhärte mit einer Prüfkraft von 10 kp, also als HV10-Vickers-Oberflächenhärte. Hierzu kann ein Eindringköper in Form einer geraden Pyramide mit der vorgegebenen Prüfkraft senkrecht in die Oberfläche des des zu bewertenden Bauteils eingedrückt und die Größe des Prüfeindrucks zur Ermittlung der Vickers-Oberflächenhärte gemessen werden.
  • Bevorzugt ist es, wenn das Ermitteln der Bauteilparameter des zu bewertenden Bauteils alternativ oder zusätzlich das Ermitteln eines höchstbeanspruchten Werkstoffvolumens des zu bewertenden Bauteils umfasst, beispielsweise eines V90-Werkstoffvolumens. Das Ermitteln des höchstbeanspruchten Werkstoffvolumens erfolgt besonders bevorzugt mittels eines Finite-Elemente-Methode-Berechnungsmoduls (FEM-Modul). Dem FEM-Modul werden bevorzugt Geometrieinformationen betreffend das erste Bauteil zugeführt. Alternativ oder zusätzlich kann eine hochbeanspruchte Oberfläche, insbesondere eine A90-Oberfläche, ermittelt werden. Auch eine hochbeanspruchte Oberfläche kann mittels des FEM-Moduls ermittelt werden.
  • Bevorzugt ist es, wenn das Ermitteln der Bauteilparameter des zu bewertenden Bauteils alternativ oder zusätzlich das Ermitteln eines Umrechnungsfaktors zwischen Kraft und Spannung für das erste Bauteil umfasst.
  • Bevorzugt ist es, wenn das Ermitteln der Bauteilparameter des zu bewertenden Bauteils alternativ oder zusätzlich das Ermitteln eines r-Werts des zu bewertenden Bauteils umfasst.
  • Bevorzugt ist es, wenn das Ermitteln der Bauteilparameter des zu bewertenden Bauteils alternativ oder zusätzlich das Ermitteln einer Belastungsart umfasst. Die Belastungsart kann eine axiale Belastung und/oder eine Biegebelastung und/oder eine Torsionsbelastung sein.
  • Bevorzugt ist es, wenn das Ermitteln der Bauteilparameter des zu bewertenden Bauteils alternativ oder zusätzlich das Ermitteln eines Spannungsgradienten des zu bewertenden Bauteils umfasst.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Trainieren des Bestimmungsmoduls mittels überwachten Lernens erfolgt. Zum Trainieren kann beispielsweise ein Entscheidungsbaumverfahren oder Gradient Boosting zur Anwendung kommen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die mittels der Wöhlerkennlinie ermittelte Lebensdauer des zu bewertenden Bauteils eine statistische Lebensdauer ist. Bevorzugt wird die statistische Lebensdauer zusätzlich auf Grundlage einer vorgegebenen Belastung ermittelt. Die vorgegebene Belastung kann als belastende Spannung angegeben werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die mittels der Wöhlerkennlinie ermittelte Lebensdauer des zu bewertenden Bauteils eine statistische Restlebensdauer ist.
  • Bevorzugt wird zur Ermittlung der statistischen Restlebensdauer zusätzlich eine Häufigkeit von belastenden Spannungen ermittelt, insbesondere mittels einer Rainflow-Zählung. Die belastenden Spannungen können mittels eines Sensors, insbesondere eines Kraftsensors, der an dem jeweiligen Bauteil angeordnet oder in dieses intergiert ist, gemessen werden.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils umfassend einen Prozessor, der umfasst
    • - ein Trainingsdatenmodul, welches dazu konfiguriert, Bauteilparameter und eine Wöhlerkennlinie mehrerer Trainingsbauteile zu empfangen und zu speichern;
    • - ein selbstlernendes Bestimmungsmodul, welches dazu konfiguriert ist, mittels der Bauteilparameter und der Wöhlerkennlinie jedes der Trainingsbauteile trainiert zu werden um ein trainiertes Bestimmungsmodul zu bilden und als trainiertes Bestimmungsmodul dazu eingerichtet ist, eine Wöhlerkennlinie des zu bewertenden Bauteils anhand von Bauteilparametern des zu bewertenden Bauteils zu bestimmen; und
    • - ein Auswertemodul, welches dazu konfiguriert ist, anhand der Wöhlerkennlinie des zu bewertenden Bauteils eine Lebensdauer des zu bewertenden Bauteils zu ermitteln.
  • Bei dem System können dieselben Vorteile erreicht werden, die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben worden sind.
  • Die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Merkmale können allein oder in Kombination auch bei dem System Anwendung finden.
  • Zudem trägt die Verwendung eines derartigen Systems zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe bei.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt:
    • 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem schematischen Ablaufdiagramm;
    • 2 der Teilschritt der Ermittlung der Trainingsdaten des Verfahrens nach 1 in einem schematischen Ablaufdiagramm;
    • 3 der Teilschritt der Ermittlung der Eingangsdaten des zu betrachtenden Bauteils des Verfahrens nach 1 in einem schematischen Ablaufdiagramm;
    • 4 eine Veranschaulichung einer ersten Verwendung eines das Verfahrens nach 1 ausführenden Systems;
    • 5 eine Veranschaulichung einer zweiten Verwendung eines das Verfahrens nach 1 ausführenden Systems; und
    • 6 eine Veranschaulichung einer dritten Verwendung eines das Verfahrens nach 1 ausführenden Systems.
  • In der 1 ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der Erfindung gezeigt, mit welchem die Lebensdauer eines zu betrachtenden Bauteils B1, welches hier als „erstes“ Bauteil B1 bezeichnet wird, bestimmt wird.
  • Zunächst werden in einem Bereitstellungsschritt 10 mehrere Trainingsbauteile B2 bereitgestellt. Diese Trainingsbauteile B2 weisen eine definierte Geometrie sowie ein definiertes Material auf und werden definierten Belastungsbedingungen ausgesetzt. In einem Schritt zur Bestimmung von Trainingsdaten werden von jedem dieser Trainingsbauteile B2 Bauteilparameter und eine Wöhlerkennlinie ermittelt. Die Wöhlerkennlinie kann entweder als Kurvenverlauf vorliegen oder in Form von Wöhlerparametern, welche den Verlauf der Wöhlerkennlinie beschreiben. Die Wöhlerparameter können beispielsweise die Dauerfestigkeit, die Neigung und den Abknickpunkt umfassen.
  • Die ermittelten Bauteilparameter und Wöhlerkennlinien der Trainingsbauteile B2 werden dann herangezogen, um in einem Trainingsschritt 20 ein selbstlernendes Bestimmungsmodul zu trainieren. Das Training des selbstlernendes Bestimmungsmodul in dem Trainingsschritt 20 erfolgt bevorzugt mit einem Verfahren des überwachten Lernens. In dem Trainingsschritt 20 wird ein trainiertes Bestimmungsmodul erzeugt, welches nachfolgend genutzt werden kann, um eine schnelle Bestimmung von Wöhlerkennlinien anderer Bauteile und eine Voraussage deren Lebensdauer zu ermöglichen.
  • Zum Bestimmen der Lebensdauer der zu bewertenden Bauteils B1 werden zunächst in einem Schritt 30 Bauteilparameter des zu bewertenden Bauteils B1 ermittelt, die den im Bereitstellungsschritt 10 ermittelten Bauteilparametern der Trainingsbauteile B2 entsprechen.
  • Die Ermittlung einer Wöhlerkennlinie - beispielsweise anhand von Ermüdungsversuche - ist in diesem Schritt 30 nicht erforderlich.
  • Die für das erste Bauteil B1 ermittelten Bauteilparameter werden dann dem trainierten Bestimmungsmodul zugeführt und in einem Bestimmungsschritt 40 von dem trainierten Bestimmungsmodul verwendet, um eine Wöhlerkennlinie 41 des zu bewertenden Bauteils B1 zu bestimmen. Anhand der Wöhlerkennlinie 41 kann dann eine Lebensdauer des zu bewertenden Bauteils vorausgesagt werden. Diese Lebensdauer kann beispielsweise eine statistische Lebensdauer des zu bewertenden Bauteils B1 sein, welche auf Grundlage einer vorgegebenen Belastung ermittelt wird, vgl. erster Ermittlungsschritt 50. Die vorgegebene Belastung kann als belastende Spannung angegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Lebensdauer in einem zweiten Ermittlungsschritt 60 als statistische Restlebensdauer ermittelt werden, die abhängig von einer tatsächlichen Belastung des zu bewertenden Bauteils B1 ist. Die tatsächliche Belastung kann mittels eines Sensors als Kraft gemessen und gemäß einem für das erste Bauteil charakteristischen Umrechnungsfaktor in eine Spannung umgerechnet werden. In einem Belastungsermittlungsschritt 70 Eine Häufigkeit dieser Belastungen wird beispielsweise mittels Rainflow-Zählung ermittelt und bei der Ermittlung der statistischen Restlebensdauer herangezogen.
  • Die Darstellung in 2 zeigt den Bereitstellungsschritt 10, in welchem die Trainingsbauteile zum Trainieren des selbstlernenden Bestimmungsmoduls bereitgestellt werden. Der Bereitstellungsschritt 10 umfasst neben der physikalischen Bereitstellung der Trainingsbauteile B2 zusätzlich drei Teilschritte: Die Durchführung einer Berechnung 11 mit einem FEM-Modul, die Ermittlung 12 der Oberflächenhärte nach Vickers und die Durchführung von Ermüdungsversuchen 13 zur Ermittlung der Wöhlerkennlinie.
  • Dem Berechnungsschritt 11 mit dem FEM-Modul werden als Eingangsdaten Geometrieinformationen 11.1 zu dem jeweiligen zweiten Bauteil B2 und Belastungsbedingungsinformationen 11.2 zu dem jeweiligen zweiten Bauteil B2 zugeführt. Als Ergebnis des Berechnungsschritts 11 wird einerseits ein Umrechnungsfaktor 13 zwischen Kraft und Spannung für das jeweilige zweite Bauteil B2 erhalten. Andererseits wird durch die Berechnung 11 ein höchstbeanspruchtes Werkstoffvolumen 14 ermittelt, beispielsweise ein V90-Werkstoffvolumen. Anhand der Belastungsbedingungsinformationen 11.2 werden zudem der r-Wert 11.3 und die Belastungsart 11.4 ermittelt.
  • Als Ergebnis der Ermittlung 12 der Oberflächenhärte nach Vickers wird eine Vickers-Oberflächenhärte 15 erhalten, eine HV10-Vickers-Oberflächenhärte.
  • Bei der Durchführung der Ermüdungsversuche 13 wird einerseits eine belastende Spannung 16 und andererseits eine Wöhlerkennlinie 17 des jeweiligen zweiten Bauteils B2 erhalten. Die Wöhlerkennlinie 17 kann entweder als Kurvenverlauf vorliegen oder in Form von Wöhlerparametern, welche den Verlauf der Wöhlerkennlinie beschreiben, beispielsweise in Form von Dauerfestigkeit, Neigung und Abknickpunkt.
  • Die Darstellung in 3 zeigt den Schritt 30, in welchem die Bauteilparameter des zu bewertenden Bauteils B1 ermittelt werden. Der Schritt 30 umfasst neben der physikalischen Bereitstellung des zu bewertenden Bauteils B1 zusätzlich zwei Teilschritte: Die Durchführung einer Berechnung 31 mit einem FEM-Modul und die Ermittlung 32 der Oberflächenhärte nach Vickers.
  • Dem Berechnungsschritt 31 mit dem FEM-Modul werden als Eingangsdaten Geometrieinformationen 31.1 zu dem zu bewertenden Bauteil B1 und Belastungsbedingungsinformationen 31.2 zu dem zu bewertenden Bauteil B1 zugeführt. Als Ergebnis des Berechnungsschritts 31 wird einerseits ein Umrechnungsfaktor 33 zwischen Kraft und Spannung für das erste Bauteil B1 erhalten. Andererseits wird durch die Berechnung 31 ein höchstbeanspruchtes Werkstoffvolumen 34 ermittelt, beispielsweise ein V90-Werkstoffvolumen. Anhand der Belastungsbedingungsinformationen 31.2 werden zudem der r-Wert 31. 3 und die Belastungsart 31.4 ermittelt.
  • Als Ergebnis der Ermittlung 32 der Oberflächenhärte nach Vickers wird eine Vickers-Oberflächenhärte 35 erhalten, eine HV10-Vickers-Oberflächenhärte. Alternativ zu der experimentellen Ermittlung 32 der Oberflächenhärte kann die Oberflächenhärte anhand einer Materialinformation 32.1 und einer Wärmebehandlungsinformation 32.1 berechnet werden. Bei dieser Berechnung erfolgt bevorzugt eine Mittelwertbildung aus historischen Daten.
  • In der 4 ist ein erstes Verwendungsbeispiel eines in 1 bis 3 beschriebenen Verfahrens bzw. Systems gezeigt. Bei diesem Verwendungsbeispiel wird die in dem beschriebenen Verfahren bestimmte Lebensdauer dazu genutzt, eine Testplanung durchzuführen. Ausgehend von einem Entwicklungsschritt 101, in welchem ein Bauteil entwickelt und hergestellt wird, werden Bauteildaten 102 erhalten. Diese umfassen beispielsweise geometrische und numerische Daten, Herstellungsdaten und Materialdaten. Anhand dieser Bauteildaten 102 erfolgt das Trainieren 103 des selbstlernenden Bestimmungsmoduls und die Bestimmung 104 von Wöhlerkennlinie und Lebensdauer 105.
  • Die bestimmte Lebensdauer 105 kann dann zur Versuchsplanung 106 herangezogen werden. Anhand der geplanten Tests werden dann Versuche 107, insbesondere Ermüdungsversuche, durchgeführt und Versuchsergebnisse 108 erhalten, beispielsweise Versuchsergebnisse 108 umfassend Belastungsdaten und Zykluszahlen.
  • In der 5 ist ein zweites Verwendungsbeispiel eines in 1 bis 3 beschriebenen Verfahrens bzw. Systems gezeigt. Bei diesem Verwendungsbeispiel wird die in dem beschriebenen Verfahren bestimmte Lebensdauer in der Produktentwicklung genutzt. Ausgehend von einem Entwicklungsschritt 201, in welchem ein Bauteil entwickelt wird, erfolgt die Herstellung 202 des Bauteils. Es werden Bauteildaten 103 erhalten, welche beispielsweise geometrische und numerische Daten, Herstellungsdaten und Materialdaten umfassen. Mit den in dem Herstellungsschritt 202 hergestellten Bauteilen werden Versuche 204, insbesondere Ermüdungsversuche, durchgeführt und Versuchsergebnisse 205 erhalten, beispielsweise Versuchsergebnisse 205 umfassend Belastungsdaten und Zykluszahlen. Anhand der Bauteildaten 103 und der Versuchsergebnisse 205 erfolgt das Trainieren 206 des selbstlernenden Bestimmungsmoduls und die Bestimmung 207 von Wöhlerkennlinie und Lebensdauer 208. Die bestimmte Lebensdauer 208 kann dann zur weiteren Entwicklung 201 des Bauteils herangezogen werden.
  • In der 6 ist ein drittes Verwendungsbeispiel eines in 1 bis 3 beschriebenen Verfahrens bzw. Systems gezeigt. Bei diesem Verwendungsbeispiel wird die in dem beschriebenen Verfahren bestimmte Lebensdauer im Betrieb des Bauteils genutzt. Ausgehend von einem Entwicklungsschritt 301, in welchem ein Bauteil entwickelt und hergestellt wird, werden Bauteildaten 302 erhalten. Diese umfassen beispielsweise geometrische und numerische Daten, Herstellungsdaten und Materialdaten. Mit den in dem hergestellten Bauteilen werden Versuche 303, insbesondere Ermüdungsversuche, durchgeführt und Versuchsergebnisse 304 erhalten, beispielsweise Versuchsergebnisse 304 umfassend Belastungsdaten und Zykluszahlen.
  • Im Betrieb 305 des Bauteils werden Betriebsdaten 306 gesammelt, beispielsweise Belastungsdaten. Anhand der Bauteildaten 302, der Versuchsergebnisse 304 und der Betriebsdaten 306 erfolgt das Trainieren 207 des selbstlernenden Bestimmungsmoduls und die Bestimmung 208 von Wöhlerkennlinie und Lebensdauer. In einem nachfolgenden Schritt 209 wird die Restlebensdauer 210 ermittelt. Hierzu werden in einem weiteren Schritt 211 repräsentative Belastungskollektive ermittelt, beispielsweise mittels Rainflow-Zählung von Betriebsdaten 306. Die bestimmte Restlebensdauer 210 kann dann zur Steuerung des Betriebs 305 des Bauteils herangezogen werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN EN ISO 10113 [0010]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils (B1), mit den folgenden Verfahrensschritten: - Bereitstellen mehrerer Trainingsbauteile (B2); - Ermitteln von Bauteilparametern jedes der Trainingsbauteile (B2); - Ermitteln einer Wöhlerkennlinie jedes der Trainingsbauteile (B2); - Trainieren (20) eines selbstlernenden Bestimmungsmoduls mittels der Bauteilparameter und der Wöhlerkennlinie jedes der Trainingsbauteile (B2) zur Bildung eines trainierten Bestimmungsmoduls; - Ermitteln von Bauteilparametern des zu bewertenden Bauteils (B1); - Bestimmen einer Wöhlerkennlinie (41) des zu bewertenden Bauteils (B1) durch das trainierte Bestimmungsmodul; - Bestimmen einer Lebensdauer des zu bewertenden Bauteils (B1) anhand der durch das trainierte Bestimmungsmodul bestimmten Wöhlerkennlinie (41) des zu bewertenden Bauteils (B1).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Bauteilparameter jedes der Trainingsbauteile (B2) umfasst: - Erfassen einer Oberflächenhärte jedes der Trainingsbauteile (B2); und/oder - Ermitteln eines höchstbeanspruchten Werkstoffvolumens jedes der Trainingsbauteile (B2); und/oder - Ermitteln eines Umrechnungsfaktors zwischen einer Beanspruchung, insbesondere einer Kraft oder einem Moment, und einer Spannung für jedes der Trainingsbauteile (B2).
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Wöhlerkennlinie jedes der Trainingsbauteile (B2) umfasst: - Ermitteln von Wöhlerparametern jedes der Trainingsbauteile (B2), insbesondere von Dauerfestigkeit, Neigung und Abknickpunkt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Bauteilparameter des zu bewertenden Bauteils (B1) umfasst: - Erfassen einer Oberflächenhärte des zu bewertenden Bauteils (B1); und/oder - Ermitteln eines höchstbeanspruchten Werkstoffvolumens des zu bewertenden Bauteils (B1); und/oder - Ermitteln eines Umrechnungsfaktors zwischen Kraft und Spannung für das erste Bauteil (B1).
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trainieren (20) des Bestimmungsmoduls mittels überwachten Lernens erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der Wöhlerkennlinie (41) ermittelte Lebensdauer des zu bewertenden Bauteils (B1) eine statistische Lebensdauer ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der Wöhlerkennlinie (41) ermittelte Lebensdauer des zu bewertenden Bauteils (B1) eine statistische Restlebensdauer ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der statistischen Restlebensdauer zusätzlich eine Häufigkeit von belastenden Spannungen ermittelt wird, insbesondere mittels einer Rainflow-Zählung.
  9. System zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils (B1) umfassend einen Prozessor, der umfasst - ein Trainingsdatenmodul, welches dazu konfiguriert, Bauteilparameter und eine Wöhlerkennlinie mehrerer Trainingsbauteile (B2) zu empfangen und zu speichern; - ein selbstlernendes Bestimmungsmodul, welches dazu konfiguriert ist, mittels der Bauteilparameter und der Wöhlerkennlinie jedes der Trainingsbauteile (B2) trainiert zu werden um ein trainiertes Bestimmungsmodul zu bilden und als trainiertes Bestimmungsmodul dazu eingerichtet ist, eine Wöhlerkennlinie des zu bewertenden Bauteils (B1) anhand von Bauteilparametern des zu bewertenden Bauteils (B1) zu bestimmen; und - ein Auswertemodul, welches dazu konfiguriert ist, anhand der Wöhlerkennlinie des zu bewertenden Bauteils (B1) eine Lebensdauer des zu bewertenden Bauteils zu ermitteln.
  10. Verwendung eines System nach Anspruch 9 zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils (B1).
DE102020104998.6A 2020-02-26 2020-02-26 Verfahren und System zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils Pending DE102020104998A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020104998.6A DE102020104998A1 (de) 2020-02-26 2020-02-26 Verfahren und System zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020104998.6A DE102020104998A1 (de) 2020-02-26 2020-02-26 Verfahren und System zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020104998A1 true DE102020104998A1 (de) 2021-08-26

Family

ID=77176041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020104998.6A Pending DE102020104998A1 (de) 2020-02-26 2020-02-26 Verfahren und System zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020104998A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10257793A1 (de) 2002-12-11 2004-07-22 Daimlerchrysler Ag Modellbasierter Lebensdauerbeobachter
US20060243055A1 (en) 2005-04-28 2006-11-02 Sundermeyer Jeffry N Systems and methods for determining fatigue life
US7149657B2 (en) 2003-06-23 2006-12-12 General Electric Company Method, system and computer product for estimating a remaining equipment life

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10257793A1 (de) 2002-12-11 2004-07-22 Daimlerchrysler Ag Modellbasierter Lebensdauerbeobachter
US7149657B2 (en) 2003-06-23 2006-12-12 General Electric Company Method, system and computer product for estimating a remaining equipment life
US20060243055A1 (en) 2005-04-28 2006-11-02 Sundermeyer Jeffry N Systems and methods for determining fatigue life

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIN EN ISO 10113
Wikipedia: „Überwachtes Lernen"; (Version vom 29.11.2019)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005018123B4 (de) Verfahren zur Bewertung von Messwerten zur Erkennung einer Materialermüdung
DE112016003854B4 (de) Seil-Verschlechterungs-Detektor, Fahrstuhlvorrichtung mit einem solchen Seil-Verschlechterungs-Detektor sowie Seil-Verschlechterungs-Detektionsverfahren
EP2083338A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen einer Maschine
EP3876060B1 (de) Verfahren und recheneinheit zur ursachenanalyse eines anomalen zustandes einer maschine
DE102018120267A1 (de) Gummiadhäsions-testverfahren und gummiadhäsions-testsystem
DE112019004653T5 (de) Schlauchermüdungswiderstands-Bewertungssystem
DE102011086352A1 (de) Verfahren und Diagnosesystem zur Unterstützung der geführten Fehlersuche in technischen Systemen
DE102018005635A1 (de) Verfahren zu Qualitätssicherung von Bauteilen aus inhomogenen Werkstoffen durch Bestimmung der lokalen mechanischen und geometrischen Eigenschaften und Erzeugung eines individuellen digitalen Klon
WO2018178196A1 (de) Verfahren zur bestimmung einer schädigungsmassunsicherheit eines kraftfahrzeugs
DE102007031969A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Belastung einer Windenergieanlage
DE102015224682B4 (de) Vorrichtung zur Prüfung von Probenkörpern und zur Auswertung von Schwingfestigkeitsversuchen und Auswerteverfahren
DE102020104998A1 (de) Verfahren und System zum Bestimmen einer Lebensdauer eines zu bewertenden Bauteils
DE102020212102A1 (de) Qualitätskontrolle für in Serie gefertigte Produkte
DE102008021248A1 (de) Verfahren zum Bestimmen von viskoelastischen Kennwerten eines Faserverbundwerkstoffes
DE102008047958B4 (de) Verfahren zur beanspruchungsabhängigen Auslegung eines Bauteils
DE102017001007A1 (de) Verfahren zur örtlichen Auswertung nichtlinearer Dehnpfade und ihrer zugehörigen Grenzdehnung mindestens eines durch einen Umformprozess umgeformten metallischen Blechwerkstoffes mittels einer Grenzformkurve
DE112019004645B4 (de) Schlauchermüdungswiderstands-Bewertungsverfahren
DE102015101942A1 (de) Verfahren zur Prüfung eines aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellten Bauteils
DE102019208922A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kontrollieren eines Produktionsprozesses
DE102008062081A1 (de) Ermittlung des Verschleißzustands eines Schleifwerkzeugs
DE202005021794U1 (de) System zur automatischen Bestimmung und Festlegung einer Reparatur beschädigter Bauteile eines Kraftfahrzeugs
DE10137364A1 (de) Quantifizierung von Bauteildeviationen aus Spektralverschiebungen mit CAE-Methoden (EARS=Evaluation of Acoustic Response Shift)
DE102020108328B3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagersystems und System zur Ermittlung einer Anzahl von Sensoren und Sensorpositionen in einem Wälzlagersystem
DE102015001743A1 (de) Prüfverfahren
DE102017000651A1 (de) Verfahren zum Detektieren eines Anrisses in einer Schraube

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified