DE102023200580A1

DE102023200580A1 - Verfahren zum Erzeugen eines Prüfprofils für Vibrationserprobung von Fahrzeugausrüstung aufgrund Datenerfassung während Routenfahrten

Info

Publication number: DE102023200580A1
Application number: DE102023200580.8A
Authority: DE
Inventors: Yuriy Ivanov
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2023-01-25
Filing date: 2023-01-25
Publication date: 2024-07-25
Also published as: WO2024156790A1

Abstract

In einem Verfahren zum Erzeugen eines Prüfprofils (4), umfassend einen Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozess (P1), in dessen Rahmen aus einer Mehrzahl von Messsignalen (1.1, 1.2, ..., 1.n) mittels eines Spektrumberechnungs-Algorithmus eine Mehrzahl an Pseudoschädigungsspektren (2.1, 2.2, ..., 2.n) berechnet wird, einen Extrapolations- und Superpositionsprozess (P2), umfassend einen Extrapolations-Subprozess (P5) und einen Superpositions-Subprozess (P6), wobei im Rahmen des Extrapolations-Subprozesses (P5) jedes Pseudoschädigungsspektrum (2.1, 2.2, ..., 2.n) mit einer Proportionalitätskonstante multipliziert wird, sodass eine Mehrzahl an extrapolierten Pseudoschädigungsspektren (7.1, 7.2, ..., 7.n) erzeugt wird, wobei im Rahmen des Superpositions-Subprozesses (P6) die extrapolierten Pseudoschädigungsspektren (7.1, 7.2, ..., 7.n) aufaddiert werden, einen Prüfprofil-Generierungsprozess (P3), in dessen Rahmen das Prüfprofil (4) generiert wird, einen Referenzsignal-Verarbeitungsprozess (P4), in dessen Rahmen aus einem Referenzsignal (5) zunächst mittels des Spektrumberechnungs-Algorithmus zunächst ein Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum (17) berechnet wird und anschliessend das Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum (17) mit der Proportionalitätskonstante multipliziert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Prüfprofils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein System, ein Computerprogramm sowie ein computerlesbares Medium nach den nebengeordneten Ansprüchen.
Stand der Technik
Im Rahmen von Freigabeprozessen für neu entwickelte technische Erzeugnisse in der Automobilindustrie wird typischerweise unter anderem die Vibrationsfestigkeit solcher Erzeugnisse untersucht. Bei den Erzeugnissen handelt sich typischerweise um jede Art von Bauteilen, Baugruppen oder Geräten, welche in Fahrzeugen installiert werden und beim Betrieb dieser Fahrzeuge Vibrationen ausgesetzt sind. Hierbei kann es sich um durch den Betrieb des Fahrzeugs erzeugte Vibrationen oder um durch die Erzeugnisse selbst erzeugte Vibrationen (z. B. bei Elektromotoren) oder um eine Kombination unterschiedlicher Arten von Vibrationen handeln.
Bei Versuchen zur Vibrationsfestigkeit solcher Erzeugnisse werden die Erzeugnisse typischerweise auf speziellen Prüfständen (z. B. sogenannten Shaker-Prüfständen) bestimmten Vibrationsmustern ausgesetzt, welche die Vibrationen während des Betriebs eines Fahrzeugs, in welchem die Erzeugnisse Verwendung finden sollen, möglichst gut simulieren sollen. Solche Vibrationsmuster werden durch Prüfprofile definiert.
Idealerweise sollten solche Prüfprofile einerseits die Vibrationsbeanspruchungen für die jeweiligen Erzeugnisse während ihrer Lebensdauer möglichst realitätsnah wiedergeben. Andererseits sollten es solche Prüfprofile jedoch auch ermöglichen, die Dauer der Vibrationsversuche auf den Prüfständen so kurz wie möglich zu halten, z. B. um die Kosten für die Vibrationsversuche zu minimieren.
In der Vergangenheit wurden bereits Verfahren zum Erzeugen von Prüfprofilen, welche beispielsweise basierend auf während Testfahrten aufgezeichneten Daten ermittelt werden, vorgeschlagen
Unten werden Nachteile der bekannten Verfahren der Profilerstellung kurz beschrieben. Für eine bessere Übersichtlichtkeit wurden die Verfahren nach den Merkmalen «modellbasiert / nicht modellbasiert», «schädigungsbasiert / nicht schädigungsbasiert» eingruppiert.
Die modellbasierten Verfahren beruhen darauf, dynamische Eigenschaften des untersuchten Bauteils durch ein physikalisches Systemmodell, z.B. in Form eines FE-Modells [10, 11] (in eckigen Klammern sind Verweise auf das Literaturverzeichnis am Ende der Beschreibung gegeben), oder mathematisch, durch einen Satz von Differentialgleichungen [5 - 9] zu beschreiben. Ist der Profilberechnungsalgorithmus so definiert, dass ein mit ihm erstelltes Profil die (rechnerische) Gleichheit der Schädigungszahlen aus Betriebsschwingungsmessungen (z.B. im Fahrzeug auf Routen) mit denen aus dem Shakertest erfüllen soll (sog. Prinzip der Schädigungsäquivalenz), wird er den schädigungsbasierten Verfahren zugerechnet.
Die größten Nachteile dieser Verfahren sind:

• das Profil, berechnet mit einem nicht schädigungsbasierten Verfahren (unabhängig davon, ob es modellbasiert oder nicht modellbasiert), gewährleistet nicht, dass die Schädigung, welche das Erzeugnis während seines Lebenszyklus in einem Fahrzeug erfährt (Betriebsschädigung), in einer Vibrationserprobung nachgebildet wird (Prüfschädigung). Daher, bei einer bestandenen Erprobung ist es nicht ausgeschlossen, dass die auf das Erzeugnis im Vibrationstest aufgebrachte Schädigung gegenüber der tatsächlichen Schädigung im Fahrzeug zu klein war (d.h. die Prüfung war zu schwach). Auf der anderen Seite, bei einer nicht bestandenen Erprobung könnte die Prüfschädigung die Betriebsschädigung übersteigen (zu harte Prüfung). In den beiden Fällen würde das eine nicht korrekt durchgeführte Erprobung bedeuten. Diesen Nachteil haben alle nicht schädigungsbasierten Verfahren, z.B. [2, 3, 4]
• bei modellbasierten Verfahren wird für die Beschreibung des Schwingungsverhaltens des Prüflings das Modell eines linearen, schwachgedämpften Einmassenschwingers (EMS) genutzt. Dies ist bei den Verfahren [5-9] der Fall. Allerdings kann ein komplexes, nichtlineares mechanisch-dynamisches Verhalten realer Erzeugnisse (Bauteile) durch ein relativ einfaches EMS-Modell nur zu ungenau abgebildet werden. Bei den anderen Verfahren [10, 11] wird dafür ein Computermodell, erstellt mit Hilfe eines Finite-Elemente-Tools, herangezogen. Die Aufstellung eines FE-Modells bedeutet jedoch einen großen Arbeitsaufwand und führt demzufolge zu hohen Kosten der Profilberechnung.

Andere Nachteile der in der Technik bekannten Profilerstellungsverfahren für Vibrationserprobungen von Fahrzeugausrüstung:

• sie sind nicht universell einsetzbar, indem mit ihnen entweder
- ◯ Profile eines bestimmten Typs (z.B. nur Sweepprofile [2, 3] oder nur Rauschprofile [4, 9, 12, 13]), oder
- ◯ Profile nur für die Schwingungsanregung (weiter - Anregungsprofile) jedoch nicht für die Schwingungsreaktion (Reaktionsprofile, die z.B. Limitierung der Reaktionsamplituden des Prüflings beim Anlegen eines Anregungsprofils ermöglichen) [4 - 9], oder
- ◯ Profile, welche eine schädigungsäquivalente Erprobung zulassen, nur für eine bestimmte Kombination der Berechnungsparameter (z.B. nur für den Neigungskoeffizienten 4 der Wöhlerlinie) berechnet werden können [13], oder
• sie benötigen für das Auslösen des Profilberechnungsalgorithmus Daten, aufgezeichnet auf einem Vibrationsprüfstand ggf. in einem Vortest [13]; erfindungsgemäß wurde erkannt, dass solche Daten auch ohne Einsatz von Hardware (z.B. einen Prüfstand) simulativ generiert werden können, was den Aufwand und Kosten minimiert, oder
• sie funktionieren nur rekursiv [8, 9, 13]; dies ist ineffizient und hat einen hohen Rechenaufwand zur Folge, da die Profilamplitude für jede einzelne Frequenz iterativ, in einer Schleife, berechnet werden muss, oder
• sie berücksichtigen die Notwendigkeit der Extrapolation und der Superposition der Lastkollektive oder der Schädigungszahlen, berechnet aus den in Fahrversuchen aufgezeichneten Daten, damit sie für eine volle geforderte Lebensdauer des Bauteils im Fahrzeug gelten, nicht [13].

Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu beheben oder zumindest zu vermindern.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen eines Prüfprofils gemäss Anspruch 1. Der Erfinder hat erkannt, dass diese Aufgabe mittels eines neuen, schädigungsbasierten und nicht modellbasierten Verfahrens zum Erzeugen eines Prüfprofils gemäss Anspruch 1 besonders gut gelöst werden kann.
Der Begriff „Prüfprofil“ ist dabei breit zu verstehen. Insbesondere ist unter einem Prüfprofil z. B. folgende funktionale Abhängigkeiten zu verstehen:

• der Verlauf der Amplitude eines Beschleunigungssignals (oder einer anderen physikalischen Größe) über die Frequenz (insbesondere bei Sweepprofilen),
• der Verlauf des Leistungsdichtespektrums (LDS) eines Beschleunigungssignals (oder einer anderen physikalischen Größe) über die Frequenz (insbesondere bei Rauschprofilen).

Die Erfinder haben festgestellt, dass ein derartiges Verfahren zum Erzeugen eines Prüfprofils vielseitiger und effizienter als die bekannten Verfahren sein kann. Dieses erfindungsgemässe Verfahren wird im Folgenden als ASPEN-Verfahren (Abkürzung für «Automatisierte SchwingungsProfil-Entwicklung») oder auch ASPEN-RoMi-Verfahren bezeichnet. Es dient der Erstellung der Prüfprofile aus Versuchsfahrten auf Routen. Darunter werden spezielle, für verschiedene Einsatzprofile des Fahrzeugs definierte Fahrstrecken (z.B. auf einer Autobahn, Überlandstrecke, Bergstraße, in der Stadt) verstanden, bei Versuchsfahrten auf ihnen werden realitätsnahe Bedingungen bezüglich der Vibrationsbelastung des betrachteten Bauteils nachgestellt. Die Routen können in einem beliebigen Verhältnis kombiniert werden, daraus wird die Benennung „RoMi“ - RoutenMix abgeleitet. Ein bekannter Vertreter des Routenmix im PKW-Segment ist CARLOS [1, 15].
Von den Routenfahrten sind Sonderversuche zu unterscheiden. Darunter werden Versuche relativ kurzer Dauer mit einer gleichmäßigen, kontinuierlichen Steigerung („run up“) oder Abnahme („run down“) eines oder mehrerer Fahrzustandsparameter verstanden. Meistens ist dieser Parameter eine Drehzahl im Antriebsstrang des Fahrzeugs, z.B. die des Verbrennungsmotors oder des E-Antriebs (in elektrifizierten Fahrzeugen). Da die Verweildauer der Fahrzustandsparameter in diesen Versuchen i.d.R. nicht dem typischen Betriebseinsatz entspricht, sind sie für die Erstellung Prüfprofile mit dem ASPEN-RoMi-Verfahren nicht geeignet.
Die für die Profilerstellung benötigten Daten werden, wie oben beschrieben, vorzugsweise in einem Testfahrzeug während der Versuchsfahrten auf einer oder mehreren Routen (Routenmix) aufgezeichnet. Ersatzweise kann dafür auch ein geeigneter Funktions- und/oder Lastprüfstand eingesetzt werden, wenn er die Nachbildung der Vibrationen, die das Erzeugnis erfährt, ähnlich den Fahrten in einem Fahrzeug auf Routen zulässt. In solchen Versuchen werden am Erzeugnis und/oder an seinen Befestigungspunkten am Träger mechanisch-dynamische Belastungs- und/oder Beanspruchungsgrößen (z.B. der Schwingbeschleunigung, Schwinggeschwindigkeit, des dynamischen Schwingwegs, der dynamischen Kräfte, mechanischen Dehnungen u.a.) mit oszillierendem Verlauf mittels geeigneter Aufnehmer (z.B. Beschleunigungs-, Geschwindigkeits-, Weg-, Kraftaufnehmer, Dehnmessstreifen etc.) und eines geeigneten Schwingungserfassungssystems gemessen.
Nach dem Abschluss einer so durchgeführten Messkampagne liegen die für die Profilerstellung mit dem ASPEN-Verfahren benötigten Eingangsdaten als digitalisierte Schwingungssignale vor. Nach einer üblichen, dem Fachmann bekannten Vorgehen der Signalvorverarbeitung (z.B. Beseitigung Messstörungen, Ausschneiden relevanter Messintervalle, Filterung) können sie direkt der Recheneinheit oder dem anderen System, in welchen das ASPEN-Verfahren programmiert ist, für die Profilberechnung zugeführt werden.
Für die Berechnung des Prüfprofils wird im ASPEN-Verfahren außer der Signale, aufgezeichnet auf den Routen, mit Vorteil ein spezielles Zeitsignal, das Referenzsignal genannt, verarbeitet.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen erfüllen alle mit dem Verfahren berechneten Prüfprofile rechnerisch das Prinzip der Schädigungsäquivalenz bezogen auf die im Verfahren berechneten Pseudoschädigungsspektren.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen läuft der Referenzsignal-Verarbeitungsprozess parallel zum Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozess und/oder zum Extrapolations- und Superpositionsprozess ab. Ein Vorteil davon ist, dass für den Prüfprofil-Generierungsprozess im Wesentlichen zeitgleich sowohl das superponierte Pseudoschädigungsspektrum als auch das extrapolierte Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum zur Verfügung steht. Bei typischen Ausführungsformen wird das Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum im Rahmen des Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozesses berechnet. Bei typischen Ausführungsformen wird das extrapolierte Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum im Rahmen des Extrapolations- und Superpositionsprozesses, insbesondere im Rahmen des Extrapolations-Subprozesses, berechnet. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, das Referenzsignal anderweitig zu berechnen, beispielsweise zu anderen Zeitpunkten.
Dabei beschreibt jedes Messsignal vorzugsweise einen zeitlichen Verlauf ein und derselben Messgrösse, typischerweise aufgezeichnet auf verschiedenen Routen eines Routenmix. Dies ist insbesondere derart zu verstehen, dass eine Messgrösse, beispielsweise eine Beschleunigung, an einer bestimmten Stelle eines Bauteils eines Fahrzeugs in eine bestimmte Messrichtung definiert wird. Diese Messgrösse wird dann im Rahmen einer Mehrzahl von Routenfahrten eines Testfahrzeugs betrachtet und für jede Routenfahrt wird ein Messsignal dieser Messgrösse, immer in eine gleiche Richtung aufgezeichnet. Am Ende der Mehrzahl an Routenfahrten liegen somit eine Mehrzahl an Messsignalen (mit anderen Worten - ein Satz an Messsignalen) für ein und dieselbe Messgrösse vor - je Messignal pro Route. Die Messsignale unterscheiden sich dabei mehr oder weniger in ihrem Verlauf, weil die Routenfahrten jeweils unterschiedliche Vibrationen hervorrufen.
Bei deiner ersten, typischen Ausführungsform des Verfahrens wird ein Messignal-Satz nur einer Messgröße verarbeitet. Dann liefert das Verfahren (als Hauptergebnis) nur ein Prüfprofil. Mit ihm wird in einer Vibrationserprobung einer definierten Dauer eine gleiche Beanspruchung auf das Bauteil (an seinem gewählten Messort) aufgebracht, wie sie auf dem Routenmix für die volle geforderte Betriebsdauer (Laufleistung) voraussichtlich zustande kommt. Voraussichtlich bedeutet, dass die Betriebsschädigung durch Extrapolations- und Superpositionsprozess rechnerisch vorausgesagt wird. In diesem Sinne liefert das Verfahren schädigungsäquivalente Profile. Das Prinzip der Schädigungsäquivalenz ist der Definition des Verfahrens zugrunde gelegt und ist seine wichtigste Eigenschaft.
Bei einer zweiten, typischen Ausführungsform werden im Rahmen des Verfahrens mehrere Prüfprofile basierend auf einer Mehrzahl an Messsignal-Sätzen erzeugt, wobei jeder Messsignal-Satz durch die Messung der Signale einer bestimmten Messgrösse auf dem Routenmix gewonnen wird. Mit anderen Worten wird in dem Verfahren nicht nur eine Messgrösse betrachtet, sondern eine Mehrzahl an Messgrössen. Man kann sich beispielsweise vorstellen, dass an einem bestimmten Bauteil in einem Fahrzeug Beschleunigungen an unterschiedlichen Stellen des Bauteils in eine gleiche Richtung gemessen werden sollen. Die jeweilige Beschleunigung an jeder Messstelle in einer Richtung ist dabei als eigene Messgrösse zu betrachten. Somit ergibt sich für dieses Bauteil eine Mehrzahl an Messsignal-Sätzen, wobei jeder Messsignal-Satz einer bestimmten Messgrösse entspricht. Anstelle einer Mehrzahl an Messsignalen für ein und dieselbe Messgrösse liegen somit unterschiedliche Messignal-Sätze vor, wobei jeder Messsignal-Satz aus einer Anzahl an Messsignalen besteht, die der Anzahl der durchgeführten Routenfahrten des Testfahrzeugs entspricht (da es bei allen Ausführungsformen des Verfahrens bevorzugt ein Signal einer gleichen Messgröße pro Route aufgezeichnet wird). Bei der Ausführungsform mit einer Mehrzahl an Messsignal-Sätzen werden im Rahmen der vorgenannten Prozesse anstelle der Messsignale für nur eine einzige Messgrösse somit unterschiedliche Messsignal-Sätze für die Mehrzahl an Messgrössen verarbeitet, wobei die Anzahl der Messsignal-Sätze der Anzahl der betrachteten Messgrössen entspricht. Mit anderen Worten entspricht der einfachste Fall des erfindungsgemässen Verfahrens (siehe die erste Ausführungsform) somit dem Fall, wo nur eine Messgrösse betrachtet wird. Bei der letztgenannten, zweiten typischen Ausführungsform werden in dem Verfahren jedoch zwei, drei, vier oder mehr Messgrössen betrachtet, deren jeweilige Messsignale in die Berechnungen der vorgenannten Prozesse einfliessen. In diesem Fall liefert das Verfahren nach dem Durchlaufen des Extrapolations- und Superpositionsprozesses mehrere Profile, jedes von ihnen ist für die betrachtete Stelle und Richtung am Bauteil (d.h. für die jeweilige Messgröße) im obengenannten Sinne schädigungsäquivalent.
Des Weiteren beruht das Verfahren typischerweise auf der Berechnung der sog. Pseudoschädigungsspektren.
Bei typischen Ausführungsformen werden im Rahmen des Verfahrens (abhängig von der Aufgabe, den Eingangsdaten und den Einstellparametern) Prüfprofile mehrerer verschiedener Typen bzw. Profile mit verschiedenen Merkmalen, u.a. Anregungs- und Reaktionsprofile, Profile für Ein- und Mehrpunktregelung, sowie Profile, welche die Schädigung auf einzelnen Routen oder auf dem gesamten Routenmix abdecken, erzeugt.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst der Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozess folgende Schritte:

- einen Signalfilterschritt, in dessen Rahmen jedes Messsignal mittels einer Mehrzahl an Bandpässen gefiltert wird, so dass eine Mehrzahl an gefilterten Messsignalen entsteht,
- einen Klassierungsschritt, in dessen Rahmen aus jedem gefilterten Messsignal mittels einer Klassierung ein Lastkollektiv gebildet wird, typischerweise dadurch, dass ein gesamter Amplitudenbereich jedes gefilterten Messsignals in Klassen aufgeteilt wird, wobei für die Amplitude jeder Klasse vorzugsweise mit einem Zählverfahren eine Zahl der Schwingspiele ermittelt wird,

- einen Umrechnungsschritt, in dessen Rahmen eine gegebenenfalls mittelwertbehaftete Amplitude jedes Schwingspiels (ein Schwingspiel kann u.U. einen Mittelwert nicht gleich Null besitzen) zunächst in eine schädigungsäquivalente mittelwertfreie Amplitude umgerechnet wird, vorzugsweise mittels eines Haigh-Diagramms, und anschließend die mittelwertfreien Amplituden in aufsteigender Reihenfolge sortiert werden,
- einen Teilschädigungsbeitrag-Berechnungsschritt, in dessen Rahmen für die Zahl der Schwingspiele bei jeder schädigungsäquivalenten mittelwertfreien Amplitude ein Teilschädigungsbeitrag berechnet wird, bevorzugt unter Verwendung einer Wöhlerlinie,
- einen Summenschädigungsberechnungsschritt, in dessen Rahmen für jedes gefilterte Messsignal die Teilschädigungsbeiträge zu einer Summenschädigung aufsummiert werden, wobei jede Summenschädigung als Pseudo-Schädigungszahl des jeweiligen gefilterten Messsignals bezeichnet wird, und
- einen Pseudoschädigungsspektrum-Bildungsschritt, in dessen Rahmen aus den Pseudo-Schädigungszahlen dadurch die Pseudoschädigungsspektren gebildet werden, dass die Pseudo-Schädigungszahlen in Abhängigkeit der Bandpass-Mittenfrequenzen der Bandpässe dargestellt werden.

Bei den gefilterten Messsignalen handelt es sich bevorzugt um schmalbandig gefilterte Messsignale. Bei typischen Ausführungsformen umfasst der Klassierungsschritt einen Rainflow-Zählschritt, in dessen Rahmen unter Zuhilfenahme von Rainflow-Parametern für jedes gefilterte Messsignal eine Rainflow-Matrix erstellt wird. Im Folgenden wird der Begriff „Pseudoschädigungsspektrum“ der Einfachheit halber an einigen Stellen mit „PSS“ abgekürzt.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen findet im Rahmen des Prüfprofil-Generierungsprozesseses eine Berechnung eines Rauschprofils und/oder eine Berechnung eines Sweepprofils statt.
Bei typischen Ausführungsformen wird das Sweepprofil gemäss der folgenden Formel berechnet: $S_{u} (f) = S_{R e f} (f) \times {[\frac{D_{u} (f)}{D_{R e f} (f)}]}^{(\frac{1}{k_{W L}})}$
wobei

S_U(f) die gesuchte Amplitude des Amplituden-Frequenz-Verlaufs (AFV) des Sweepprofils ist,
S_Ref(f) die Amplitude des AFV des monoharmonischen Referenzsignals ist, D_U(f) die Ordinate des PSS, welche für monoharmonische Schwingung mit der gesuchten Amplitude S_U zustande kommt, ist,
D_Ref(f) die Ordinate des PSS des Referenzsignals mit dem AFV S_Ref(f) ist, und k_WL der Neigungskoeffizient der Wöhlerlinie ist.

Bei typischen Ausführungsformen wird das Rauschprofil gemäss der folgenden Formel berechnet: $P S D_{U} (f) = P S D_{R e f} (f) \times {[\frac{D_{U} (f)}{D_{R e f} (f)}]}^{(\frac{2}{k_{W L}})}$
wobei

PSD_U(f) die gesuchte Höhe des Leistungsdichtespektrum (LDS) des Rauschprofils ist, PSD_Ref(f) die Höhe des LDS des stochastischen Referenzsignals ist,
D_U(f) die Ordinate des PSS, welche für stochastische Schwingung mit dem gesuchten LDS PSD_U zustande kommt, ist,
D_Ref(f) die Ordinate des PSS des Referenzsignals mit dem LDS PSD_Ref(f) ist, und k_WL der Neigungskoeffizient der Wöhlerlinie ist.

Bei typischen Ausführungsformen ist das Verfahren ein computerimplementiertes Verfahren. Bei typischen Ausführungsformen läuft das Verfahren automatisiert ab, zumindest zum Teil.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein System zur Durchführung eines der vorgenannten Verfahren, wobei das System bevorzugt geeignet ist, ein Verfahren zum Erzeugen eines Prüfprofils nach zumindest einer der vorgenannten Ausführungsformen zumindest teilweise durchzuführen und/oder zu koordinieren und/oder zu steuern.
Hierzu umfasst das System vorteilhafterweise geeignete Komponenten, zum Beispiel eine Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungskomponente und/oder eine Spektrumberechnungs-Komponente und/oder eine Extrapolations- und Superpositionskomponente und/oder eine Extrapolations-Subkomponente und/oder Superpositions-Subkomponente und/oder eine Prüfprofil-Generierungskomponente und/oder eine Referenzsignal-Verarbeitungskomponente und/oder eine Signalfilterkomponente und/oder eine Klassierungskomponente und/oder eine Umrechnungskomponente und/oder eine Teilschädigungsbeitrag-Berechnungskomponente und/oder eine Summenschädigungs-Berechnungskomponente und/oder eine Pseudoschädigungsspektrum-Bildungskomponente und/oder eine Rauschprofil-Berechnungskomponente und/oder eine Sweepprofil -Berechnungskomponente.
Mit Vorteil sind in dem System zumindest einige der vorgenannten Komponenten mittels Computerprogrammcode implementiert.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Computerprogramm umfassend Schritte, die bei einer Ausführung auf einem Computer diesen veranlassen, ein Verfahren zum Erzeugen eines Prüfprofils nach zumindest einer der vorgenannten Ausführungsformen durchzuführen.
Ein computerlesbares Medium umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung Computerprogrammcode zur Durchführung eines der vorgenannten Verfahren. Unter dem Begriff „computerlesbares Medium“ sind dabei insbesondere aber nicht ausschliesslich Festplatten und/oder Server und/oder Memorysticks und/oder Flash-Speicher und/oder DVDs und/oder Bluerays und/oder CDs zu verstehen. Zusätzlich ist unter dem Begriff „computerlesbares Medium“ auch ein Datenstrom zu verstehen, wie er beispielsweise entsteht, wenn ein Computerprogrammprodukt aus dem Internet heruntergeladen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen kurz erläutert, wobei zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform als Blockdiagramm,
2: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Verfahrens in einer zweiten Ausführungsform als Blockdiagramm,
3: eine schematische Darstellung eines Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozesses, wie er typischerweise in einem erfindungsgemässen Verfahren zum Einsatz kommt, als Blockdiagramm,
4: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Verfahrens in einer dritten Ausführungsform,
5: eine schematische Darstellung eines Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozesses, wie er typischerweise in einem erfindungsgemässen Verfahren zum Einsatz kommt,
6: eine schematische Darstellung eines Extrapolations- und Superpositionsprozesses für eine Mehrzahl an Messgrössen,
7: eine schematische Darstellung eines Prüfprofil-Generierungsprozesses für eine Mehrzahl an Messgrössen,
8: eine beispielhafte Darstellung von Lastkollektiven und einer Wöhlerlinie, und
9: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Verfahrens in einer vierten Ausführungsform als Blockdiagramm.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform als Blockdiagram. Insbesondere ist in 1 ein Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozess P1, ein Extrapolations- und Superpositionsprozess P2, ein Prüfprofil-Generierungsprozess P3 und ein Referenzsignalverarbeitungsprozess P4 gezeigt. Der Extrapolations- und Superpositionsprozess P2 umfasst einen Extrapolations-Subprozess P5 und einen Superpositions-Subprozess P6. Dem Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozess wird eine Mehrzahl an Messsignalen 1.1, 1.2, ..., 1.n zugeführt. Diese Messsignale 1.1, 1.2, ..., 1.n werden typischerweise während Routenfahrten eines nicht dargestellten Testfahrzeugs aufgezeichnet und geben jeweils den zeitlichen Verlauf einer bestimmten oszillierenden Messgrösse im Testfahrzeug wieder. Jedes der N-Messsignale 1.1, 1.2, ..., 1.n wird dabei auf einer bestimmten Route des Testfahrzeugs gemessen, so dass es ein Messignal pro Fahrtroute für die Profilberechnung vorliegt. In dem Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozess P1 wird aus diesen Messsignalen 1.1, 1.2, ..., 1.n mittels eines Spektrumberechnungs-Algorithmus eine Mehrzahl an Pseudoschädigungsspektren 2.1, 2.2., ..., 2.n berechnet. Somit ergibt sich zu jedem Messsignal 1.1., 1.2, ... 1.n ein Pseudoschädigungsspektrum 2.1, 2.2, ..., 2n. Details des Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozesses P1 werden im Folgenden noch genauer erläutert. Die Pseudoschädigungsspektren 2.1, 2.2, ..., 2n werden dann dem Extrapolations- und Superpositionsprozess P2 zugeführt. In dessen Rahmen wird jedes Pseudoschädigungsspektrum 2.1, 2.2, ..., 2n zunächst mit einer Proportionalitätskonstante multipliziert, so dass eine Mehrzahl an extrapolierten Pseudoschädigungsspektren erzeugt wird. Die extrapolierten Pseudoschädigungsspektren sind der besseren Übersicht halber in 1 nicht explizit dargestellt. Anschliessend werden die extrapolierten Pseudoschädigungsspektren im Rahmen des Superpositions-Subprozesses P6 aufaddiert, so dass ein superponiertes Pseudoschädigungsspektrum 3 entsteht. Mit anderen Worten wird also aus der Mehrzahl an Messignalen 1.1, 1.2, ..., 1.n, welchen auf unterschiedlichen Routenfahrten eines Testfahrzeugs aufgezeichnet wurden, ein einzelnes superponiertes Pseudoschädigungsspektrum 3 gebildet. Dieses superponierte Pseudoschädigungsspektrum 3 wird anschliessend dem Prüfprofil-Generierungsprozess P3 zugeführt. Parallel zu dem Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozess P1 und dem Extrapolations- und Superpositionsprozess P2 läuft in dem in 1 gezeigten Verfahren zusätzlich der Referenzsignal-Verarbeitungsprozess P4 ab. Im Rahmen dieses Referenzsignal-Verarbeitungsprozesses P4 wird aus einem Referenzsignal 5 zunächst mittels des Spektrumberechnungs-Algorithmus, welcher auch im Rahmen des Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozesses P1 angewandt wird, zunächst ein Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum berechnet. Dieses Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum ist der besseren Übersicht halber in 1 nicht explizit dargestellt. Anschliessend wird das Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum mit der Proportionalitätskonstante, welche bereits im Extrapolations-Subprozess P5 angewandt wurde, multipliziert, so dass ein extrapoliertes Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum 6 erzeugt wird. Dieses extrapolierte Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum 6 wird ebenfalls dem Prüfprofil-Generierungsprozess P3 zugeführt. Im Rahmen des Prüfprofil-Generierungsprozesses P3 wird dann auf Basis des superponierten Pseudoschädigungsspektrums 3 und des extrapolierten Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrums das Prüfprofil 4 generiert. Das Prüfprofil 4 kann dann anschliessend auf einem Prüfstand einem Prüfling zugeführt werden, wodurch sich erreichen lässt, dass der Prüfling auf dem Prüfstand durch Beaufschlagung mit dem so berechneten Prüfprofil 4 eine Beanspruchung erfährt, welche der Beanspruchung durch alle vorgehenden Routenfahrten entspricht.
Obwohl die Erzeugung des extrapolierten Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrums 6 in 1 als in einem separaten Referenzsignal-Verarbeitungsprozess P4 erzeugt dargestellt ist, sind auch andere Varianten der Erzeugung des extrapolierten Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrums 6 denkbar. Beispielsweise ist es möglich, dass das Referenzsignal direkt im Rahmen des Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozesses P1 und des Extrapolations- und Superpositionsprozesses P2 erzeugt wird. Mit anderen Worten kann beispielsweise der Referenzsignal-Verarbeitungsprozess P4 zum Teil von Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozess P1 und zum Teil vom Extrapolations- und Superpositionsprozess P2 ausgeführt werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Verfahrens in einer zweiten Ausführungsform als Blockdiagramm. Das Verfahren in 2 ähnelt dem Verfahren in 1 sehr stark. Im Unterschied zum in 1 gezeigten Verfahren wird im in 2 gezeigten Verfahren jedoch zusätzlich zum superponierten Pseudoschädigungsspektrum 3 eine Mehrzahl an extrapolierten Pseudoschädigungsspektren 7.1, 7.2, ..., 7n vom Extrapolations- und Superpositionsprozess P2 ausgegeben. Diese extrapolierten Pseudoschädigungsspektren 7.1, 7.2, ..., 7n werden dann ebenfalls dem Prüfprofil-Generierungsprozess P3 zugeführt, welcher sie derart bearbeitet, dass ausgangsseitig am Prüfprofil-Generierungsprozess P3 zusätzlich zu dem Prüfprofil 4, welches wie erläutert die Schädigung auf einem kompletten Routenmix abdeckt, eine Mehrzahl an Prüfprofilen 8.1, 8.2, ..., 8.n für einzelne Routen ausgegeben werden. Diese Prüfprofile 8.1, 8.2, ..., 8n für einzelne Routen stehen dann als Nebenergebnisse des Verfahrens, zusätzlich zum Prüfprofil 4 für das Routenmix (Hauptergebnis des Verfahrens), zur Verfügung und können ebenfalls bei der Prüfung desselben Erzeugnisses auf Prüfständen verwendet werden. Die Besonderheit der Prüfprofile 8.1, 8.2, ..., 8n besteht darin, dass sie die Schädigung auf jeder einzelnen Route (für die volle Fahrdauer auf dieser Route im Rahmen des Routenmix), jedoch nicht auf dem Routenmix abdecken.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozesses P1, wie er typischerweise in einem erfindungsgemässen Verfahren zum Einsatz kommt, als Blockdiagramm. Es ist erkennbar, dass der Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozess in 3 einen Signalfilterschritt S1, einen Klassierungsschritt S2, einen Umrechnungsschritt S3, einen Teilschädigungsbeitrag-Berechnungsschritt S4, einen Summenschädigungs-Berechnungsschritt S5 und einen Pseudoschädigungsspektrum-Bildungsschritt S6 umfasst. Im Rahmen des Signalfilterschritts S1 wird jedes Messsignal mittels einer Mehrzahl an Bandpässen gefiltert, so dass eine Mehrzahl an gefilterten Messsignalen entsteht. In dem Klassierungsschritt S2 wird aus jedem gefilterten Messsignal mittels einer Klassierung ein Lastkollektiv gebildet. Dies geschieht typischerweise dadurch, dass ein gesamter Amplitudenbereich jedes gefilterten Messsignals in Klassen aufgeteilt wird, wobei für die Amplitude jeder Klasse vorzugsweise eine Zahl der Schwingspiele ermittelt wird. In dem Umrechnungsschritt S3 wird anschliessend eine ggf. mittelwertbehaftete Amplitude jedes Schwingspiels (ein Schwingspiel kann u.U. einen Mittelwert nicht gleich Null besitzen) zunächst in eine schädigungsäquivalente mittelwertfreie Amplitude umgerechnet. Dieser Umrechnungsschritt ist in bestimmten Ausführungsformen optional. Die Umrechnung im Umrechnungsschritt S3 wird vorzugsweise mittels eines Haigh-Diagramms vollzogen. Nach Erzeugung der schädigungsäquivalenten mittelwertfreien Amplituden werden diese mittelwertfreien Amplituden in aufsteigender Reihenfolge sortiert. In dem Teilschädigungsbeitrag-Berechnungsschritt S4 wird für jede schädigungsäquivalente mittelwertfreie Amplitude ein Teilschädigungsbeitrag berechnet, bevorzugt unter Verwendung einer Wöhlerlinie. In dem Summenschädigungs-Berechnungsschritt S5 werden für jedes gefilterte Messsignal die Teilschädigungsbeiträge zu einer Summenschädigung aufsummiert, wobei jede Summenschädigung als Pseudo-Schädigungszahl des jeweiligen gefilterten Messsignals bezeichnet wird. Schliesslich werden im Pseudoschädigungsspektrum-Bildungsschritt S6 aus den Pseudoschädigungs-Zahlen die Pseudoschädigungsspektren gebildet. Dies geschieht typischerweise dadurch, dass die Pseudoschädigungs-Zahlen in Abhängigkeit der Bandpass-Mittenfrequenzen der Bandpässe dargestellt werden.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Verfahrens in einer dritten Ausführungsform. Insbesondere ist in 4 gezeigt, wie unterschiedliche computerimplementierte Komponenten erfindungsgemässes Verfahren miteinander geschaltet sind und wie die Profilberechnung im Detail abläuft. In 4 ist ein Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozess P1, ein Extrapolations- und Superpositionsprozess P2 und ein Prüfprofil-Generierungsprozess P3 dargestellt. Zudem ist in 4 eine Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungskomponente 13, eine Extrapolations-Subkomponente 14, eine Superpositions-Subkomponente 15 sowie eine Prüfprofil-Generierungskomponente 16 dargestellt. In 4 sind diese Komponenten 13, 14, 16 zum Teil mehr als einmal dargestellt, so dass über eine entsprechende Instanz jeder Komponente unten gesprochen wird. In jeder Instanz einer gleichen Komponente 13, 14, 16 ist ein gleicher Berechnungsalgorithmus (FDDC- oder SPEX- oder PRGN-Algorithmus - sie werden unten erläutert) implementiert. Die Komponenten 13, 14, 16 werden an unterschiedlichen Stellen im erfindungsgemässen Verfahren aktiv, insbesondere bei der Bearbeitung unterschiedlicher Signale und/oder der Weiterbearbeitung der in einem der vorigen Schritte zwischenberechneten Kennwerte. Dem Verfahren in 4 werden n Messdateien 9.1, 9.2, ..., 9.n eingangsseitig zur Verfügung gestellt. Diese Messdateien 9.1, 9.2, ..., 9.n kommen typischerweise durch die Signalaufzeichnung nur auf einem kleinen, möglichst repräsentativen Abschnitt jeder der n Routen zustande und umfassen jeweils ein Messsignal einer gleichen Messgröße (in 4 nicht explizit dargestellt). Die Messdateien 9.1, 9.2, ..., 9.n werden jeweils einer Instanz der Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungskomponente 13 zugeführt. Die Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungskomponente 13 gibt ausgangsseitig Pseudoschädigungsspektren aus. In 4 ist lediglich das erste Pseudoschädigungsspektrum 2.1 mit einem Bezugszeichen versehen, um die Figur nicht zu überfrachten. Die Pseudoschädigungsspektren werden dann dem Extrapolations- und Superpositionsprozess P2 zugeführt, wo sie zunächst von den unterschiedlichen Instanzen der Extrapolations-Subkomponente 14 (eine Instanz pro Pseudoschädigungsspektrum) bearbeitet werden. Insgesamt sind es also n Instanzen. Ausgangsseitig stehen an der Extrapolations-Subkomponente 14 dann eine Mehrzahl an extrapolierten Pseudoschädigungsspektren 7.1, 7.2, ..., 7.n zur Verfügung. Auch hier sind lediglich die ersten beiden extrapolierten Pseudoschädigungsspektren 7.1, 7.2 mit Bezugszeichen versehen, der besseren Übersicht halber. Die extrapolierten Pseudoschädigungsspektren 7.1, 7.2, ..., 7.n werden einerseits der Superpositions-Subkomponente 15 und andererseits direkt den n Instanzen der Prüfprofil-Generierungskomponente 16 zugeführt. Die Superpositions-Subkomponente 15 superponiert die extrapolierten Pseudoschädigungsspektren 7.1, 7.2 (und alle anderen verfügbaren extrapolierten Pseudoschädigungsspektren, welche nicht explizit mit Bezugszeichen versehen sind, insgesamt also n Spektren) und stellt damit ausgangsseitig ein superponiertes (und extrapoliertes) Pseudoschädigungsspektrum 3 zur Verfügung. Auch dieses superponierte Pseudoschädigungsspektrum 3 wird der Prüfprofil-Generierungskomponente 16 zugeführt. Sie besteht also aus insgesamt n+1 Instanzen - n Instanzen der Prüfprofil-Generierungskomponenten 16 für die extrapolierten Pseudoschädigungsspektren 7.1, 7.2, ..., 7.n, sowie eine Instanz der Prüfprofil-Generierungskomponente 16 für das superponierte Pseudoschädigungsspektrum 3. Parallel zu den Prozessen P1, P2 und P3 wird in 4 auch noch ein extrapoliertes Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum 6 erzeugt, welches ebenfalls allen n+1- Instanzen der Prüfprofil-Generierungskomponente 16 zugeführt wird. Dieses extrapolierte Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum 6, wird dadurch erzeugt, dass ein (separat generiertes) Referenzsignal 5 zunächst in einer Instanz der Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungskomponente 13 bearbeitet wird, so dass ein Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum 17 entsteht. Dieses Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum 17 wird dann einer Instanz der Extrapolations-Subkomponente 14 zugeführt, welche das extrapolierte Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum 6 erzeugt. In 4 sind auch Pseudoschädigungs-Berechnungsparameter 10, Extrapolations- und Superpositions-Berechnungsparameter 11, Prüfprofil-Berechnungsparameter 12 sowie Referenzsignal-Extrapolationsparameter 18 dargestellt. Die Pseudoschädigungs-Berechnungsparameter 10 umfassen typischerweise eine oder mehrere Definitionen für Bandpässe (z.B. ihre Eckfrequenzen, Filterordnung, Überdeckungsgrad der einzelnen Filter etc.), einen oder mehrere Parameter für Rainflow-Zählungen und/oder eine Wöhlerlinie. Die Pseudoschädigungs-Berechnungsparameter 10 werden der Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungskomponente 13 zur Verfügung gestellt. Die Extrapolations- und Superpositions-Berechnungsparameter 11 umfassen typischerweise Informationen über die vollen Fahrdauern auf jeder der Routen, die den Routenmix bilden, vorzugsweise in Stunden. Die Extrapolations- und Superpositions-Berechnungsparameter 11 werden an den Extrapolations- und Superpositionsprozess P2 übergeben. Die Referenzsignal-Extrapolationsparameter 18 umfassen typischerweise die Angabe der beabsichtigten Dauer der Vibrationserprobung des Erzeugnisses, vorzugsweise in Stunden. Sie werden an die Extrapolations-Subkomponente 14 des Referenzsignals übergeben. Die Prüfprofil-Berechnungsparameter 12 umfassen typischerweise einen Neigungsfaktor der Wöhlerlinie und/oder einen Sicherheitsfaktor und/oder einen Testfaktor und/oder einen Sicherheits- und Testfaktor. Die Prüfprofil-Berechnungsparameter 12 werden der Prüfprofil-Generierungskomponente 16 übergeben, insbesondere im Rahmen des Prüfprofil-Generierungsprozesses P3.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozesses, wie er typischerweise in einem erfindungsgemässen Verfahren zum Einsatz kommt. Insbesondere ist in 5 dargestellt, wie aus einem Messsignal 1.1 eine Mehrzahl aus Schädigungszahlen ermittelt wird, welche ein Pseudoschädigungsspektrum bilden. Dies wird in 1 durch eine Abfolge der Schritte Signalfilterschritt S1, Klassierungsschritt S2, Umrechnungsschritt S3, gemeinsam dargestellten Teilschädigungsbeitrag-Berechnungsschritt S4 und Summenschädigungs-Berechnungsschritt S5 sowie Pseudoschädigungsspektrum-Bildungsschritt S6 dargestellt. Weitere Details zur 5 werden weiter unten beschrieben.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Extrapolations- und Superpositionsprozesses P2 für eine Mehrzahl an Messgrössen. Einzelheiten zur 6 werden im Folgenden beschrieben.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Prüfprofil-Generierungsprozesses P3 für eine Mehrzahl an Messgrössen. Weitere Details zur 7 werden im Folgenden beschrieben.
8 zeigt eine beispielhafte Darstellung von Lastkollektiven und einer Wöhlerlinie. Einzelheiten zur 8 werden im Folgenden beschrieben.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Verfahrens in seiner vierten, komplexesten Ausführungsform als Blockdiagram. Im Unterschied zu den in 1, 2 und 4 gezeigten Verfahren werden im in 9 gezeigten Verfahren mehrere Messsignale, gemessen auf mehreren Routen, verarbeitet, wobei die Signale gehören zu verschiedenen Messgrößen. Bei dieser Ausführungsform wird angenommen, dass in einem (nicht dargestellten) Testfahrzeug auf insgesamt m Fahrtrouten Messungen durchgeführt wurden, und auf jeder Route n Signale aufgezeichnet wurden. Dadurch werden dem erfindungsgemäßen Verfahren insgesamt mxn Messsignale MS_1,1 , MS_1,2 , ..., MS_1,n , MS_2,1 , MS_2,2 , ..., MS_2,n , ..., MS_m,1 , MS_m,2 , ..., MS_m,n zugeführt, wobei die auf einer Route (zeitsynchron) gemessenen Signale in einer gleichen Messdatei (digitalisiert) abgelegt wurden. Z.B. befinden sich in der Messdatei 2, aufgezeichnet während der Fahrt auf der Route 2, n Messsignale MS_2,1 , MS_2,2 , ..., MS_2,n. Die Zahl der Messdateien m ist somit gleich der Zahl der Fahrtrouten. Des Weiteren wird bei dieser Ausführungsform des Verfahrens vorausgesetzt, dass Signale mit dem gleichen letzten Index durch die Aufzeichnung einer gleichen Messgröße auf verschiedenen Routen zustande gekommen sind, z.B. die Signale MS_1,1 , ms_2,1 , ..., MS_m,1 - durch die Aufzeichnung der Messgröße 1, die Signale MS_1,2 , MS_2,2 , ..., MS_m,2 - durch die Aufzeichnung der Messgröße 2 u.s.w. Dies führt, im Unterschied zur Ausführungsform des Verfahrens in 1, 2 und 4, u.a. zu folgenden Besonderheiten:

• im Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozess P1 werden aus Messignalen statt n nun mxn Pseudoschädigungsspektren PS_1,1 , PS_1,2 , ..., PS_1,n , PS_2,1 , PS_2,2 , ..., PS_2,n , ..., PS_m,1 , PS_m,2 , ..., PS_m,n berechnet,
• im Extrapolations-Subprozess P5 des Extrapolations- und Superpositionsprozesses P2 werden aus diesen Pseudoschädigungsspektren statt n nun ebenfalls mxn extrapolierte Pseudoschädigungsspektren ES_1,1 , ES_1,2 , ..., ES_1,n , ES_2,1 , ES_2,2 , ..., ES_2,n, ..., ES_m,1 , ES_m,2 , ..., ES_m,n berechnet; jede von ihnen beschreibt die Schädigung für eine Messstelle und - richtung am betrachteten Bauteil (Erzeugnis) auf jeder einzelnen Route (jedoch nicht auf einem kompletten Routenmix),
• im Prüfprofil-Generierungsprozess P3 werden aus diesen extrapolierten Pseudoschädigungsspektren mxn Prüfprofile PP_1,1 , PP_1,2 , ..., PP_1,n , PP_2,1 , PP_2,2 , ..., PP_2,n , ..., PP_m,1 , PP_m,2 , ..., PP_m,n berechnet. Jedes von ihnen deckt die Schädigung für eine Messstelle und -richtung am betrachteten Bauteil auf jeder einzelnen Route (jedoch nicht auf einem kompletten Routenmix) ab, und eignet sich für die Durchführung einer Vibrationserprobung des Bauteils mit der Profilregelung an dieser Stelle, mit der Schwingungseinleitung in diese Richtung; in einer solchen Erprobung wird diese der entsprechenden Route äquivalente Schädigung am entsprechenden Punkt des Bauteils und in die entsprechende Richtung aufgebracht,
• im Superpositions-Subprozess P6 des Extrapolations- und Superpositionsprozesses P2 wird statt eines nun eine Mehrzahl an superponierten (und extrapolierten) Pseudoschädigungsspektren SS₁ , SS₂ , ..., SS_n berechnet. Und zwar, ein Pseudoschädigungsspektrum pro Messgröße. Jedes solche Spektrum beschreibt die Schädigung des betrachteten Bauteils auf einem kompletten Routenmix für die entsprechende Messstelle (d.h. den Platzierort des Aufnehmers) und -richtung,
• demzufolge werden im nächsten Schritt im Prüfprofil-Generierungsprozess P3 u.a. aus diesen n Pseudoschädigungsspektren SS₁ , SS₂ , ..., SS_n n Prüfprofile SPP₁ , SPP₂ , ..., SPP_n berechnet. Sie alle decken die Schädigung des Bauteils auf dem kompletten Routenmix ab - jedes Profil für seine Messstelle und -richtung am Bauteil, und eignen sich für die Durchführung einer Vibrationserprobung des betrachteten Bauteils mit der Profilregelung an der entsprechenden Stelle (dem Platzierort des Aufnehmers), mit dem Einleiten der Schwingungen gemäß dem Profil in die entsprechende Richtung. In einer solchen Erprobung wird diese dem kompletten Routenmix äquivalente Schädigung am bestimmten Punkt des Bauteils und in die entsprechende Richtung aufgebracht.

Der Referenzsignal-Verarbeitungsprozess P4 bleibt in dieser Ausführungsform des Verfahrens gleich den zuvor erläuterten Ausführungsformen in 1 und 2.
Im Folgenden werden, unter anderem anhand der 4 bis 9, einige Ausführungsbeispiele der Erfindung in besonders detaillierter Weise beschrieben. Ziffern in eckigen Klammern sind nach wie vor als Verweise auf das Literaturverzeichnis am Ende der Beschreibung zu verstehen. Ziffern oder Kleinbuchstaben in runden Klammern sind im Folgenden als Verweise auf die entsprechenden mathematischen Formeln zu verstehen, welche mit diesen Ziffern oder Kleinbuchstaben in runden Klammern bezeichnet sind.
In einer besonderen Ausführungsform beruht ein erfindungsgemässes Verfahren (wie oben erwähnt, ist dieses spezielle erfindungsgemässe Verfahren als ASPEN-Verfahren oder auch ASPEN-RoMi-Verfahren bezeichnet) auf der Berechnung und der Äquivalenz der Schädigungszahlen; somit gehört es zur Gruppe der schädigungsbasierten Verfahren. Ihre Berechnung erfolgt mit Hilfe eines folgenden, in der Betriebsfestigkeit bekannten Vorgehens:

- Bildung aus der betrachteten Zeitgröße (mittels eines Klassier- oder Zählverfahrens) eines Lastkollektivs und
- dessen Umrechnung in eine Schädigungszahl mittels der Hypothese der Materialermüdung nach Wöhler (mathematisch beschrieben durch eine Wöhlerlinie) sowie der Hypothese einer linearen Schädigungsakkumulation (Palmgren-Miner-Regel).

An dieser Stelle ist noch anzumerken, dass die für die Berechnung der Schädigungszahlen eingesetzte Wöhlerlinie in allermeisten praktischen Fällen auf einer Annahme beruht, und für die betrachtete Messgröße und/oder den Beanspruchungszustand nicht unbedingt zutreffend ist. Sie ist also fiktiv. Deswegen sind die so berechneten Schädigungszahlen über einen absoluten Ausfallzeitpunkt oder eine verbleibende Lebensdauer des betrachteten Bauteils nicht aussagefähig, und, aus diesem Grund, werden sie weiter im Dokument als Pseudo-Schädigungszahlen (abgekürzt im Folgenden: PSZ) bezeichnet. Die PSZ können jedoch für vergleichende schädigungsbasierte Berechnungen und Analysen, wie im ASPEN-Verfahren, sinnvoll eingesetzt werden.
Auf Basis der PSZ wird im ASPEN-Verfahren ein neuer, grundlegender Kennwert - das Pseudo-Schädigungsspektrum (PSS) eingeführt. Er beschreibt die Abhängigkeit der PSZ eines oszillierenden Zeitsignals von der Schwingungsfrequenz. Ausführlich wird er unten, im Unterabschnitt „Pseudo-Schädigungsspektren“ erläutert.
Die Grundidee des ASPEN-RoMi-Verfahrens besteht im Folgenden:

Das für Vibrationserprobung eines Bauteils erstellte Prüfprofil soll bei jeder Schwingungsfrequenz f rechnerisch die Gleichheit der zwei folgenden PSS sicherstellen:
- - des PSS, welches im gefahrenen Routenmix, nach der Extrapolation und ggf. Superposition auf die geforderte Bauteillebensdauer zustande kommt, und
- - des PSS, welches das Bauteil in einer Vibrationserprobung mit dem erstellten Profil für die festgelegte Prüfzeit in einer Raumachse erfahren wird.

In diesem Sinne liefert das ASPEN-RoMi-Verfahren also schädigungsäquivalente Prüfprofile.
Die Schädigungsäquivalenz gilt individuell für jede betrachtete Stelle, an welcher Signale zur Profilerstellung gemessen wurden - z.B. am Bauteil oder an seinen Halterungen.
Das ASPEN-RoMi-Verfahren umfasst drei Berechnungsmodule, wie in 4 gezeigt:

- ein FDDC (Frequency Dependent Damage Calculation)-Modul, auch als Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungskomponente 13 bezeichnet,
- ein SPEX (SuperPosition und EXtrapolation)-Modul, auch als Extrapolations- und Superpositionskomponente bezeichnet, welches eine Extrapolations-Subkomponente 14 und eine Superpositions-Subkomponente 15 umfasst, und
- ein PRGN (PRofile GeNeration)-Modul, auch als Prüfprofil-Generierungskomponente 16 bezeichnet.

Darin werden einerseits Beschleunigungssignale gemessen (mit dem ASPEN-Verfahren können Profile für jede oszillierende Messgröße erstellt werden; einfachheitshalber wird hier über die Beschleunigung als die Eingangsgröße für die Profilberechnung gesprochen) während der Versuchsfahrten auf den Routen, andererseits auch ein speziell generiertes Zeitsignal - das Referenzsignal ausgewertet. Deswegen werden für die Profilberechnung mit dem Verfahren die zwei Module von drei - FDDC und SPEX - zweimal ausgeführt, siehe 4. Die Auswertung sowohl der Messsignale von den Routenfahrten als auch die des Referenzsignals erfolgt auf eine gleiche Weise.
Typische Berechnungsschritte des Verfahrens sind:

- Berechnung eines PSS für jedes einzelne Signal (FDDC-Modul),
- Extrapolation und Superposition der einzelnen PSS zu einem PSS (SPEX-Modul) und
- Generierung eines Prüfprofils (PRGN-Modul).

Einfachheitshalber wird zuerst die Vorgehensweise der Profilerstellung mit dem ASPEN-RoMi-Verfahren aus Messdaten nur einer Messgröße erläutert. Dies führt zu einigen Einschränkungen, z.B. schließt die Profilerstellung für eine Mehrpunktregelung aus. Später wird sie, bei der einzelnen Beschreibung der Module SPEX und PRGN aufgehoben.
In der Beschreibung des Verfahrens werden folgende Begriffe der Messtechnik verwendet:

• Messgröße ist nach DIN 1319-1 die zu messende, zeitlich veränderliche physikalische Größe (z.B. Beschleunigung); sie bezieht sich immer auf eine bestimmte Messstelle und (weil Schwingungen richtungsabhängig sind) - richtung. Weiter im Dokument wird sie γ(t) bezeichnet
• Messstelle (Messort) ist eine räumlich begrenzte, lokale Stelle am Bauteil oder an seinen Halterungen, die dafür ausgewählt wird, eine Messgröße zu erfassen. Dafür wird an dieser Stelle ein Aufnehmer (z.B. Beschleunigungsaufnehmer) angebracht.
• Messsignal ist das Ergebnis der Messung einer Messgröße; es wird während der Fahrt auf einem Abschnitt (Messabschnitt) einer Route, nach einem einmaligen Auslösen und Stoppen der Messung durch das Messsystem erzeugt, und liegt in digitalisierter Form vor. Ein Messsignal der Messgröße γ(t), erfasst auf einem solchem Messabschnitt während der Fahrt auf der Route i, wird γ_i(t) bezeichnet
• Messdatei ist eine Datei mit Messignalen aller Messgrößen, welche während der Fahrt auf einem Messabschnitt einer Route durch das Messsystem zeitsynchron erfasst, digitalisiert und auf einem Datenträger gespeichert werden. Die Messdatei hat einen Namen und die Messsignale erscheinen dort digitalisiert abgelegt, unter den Namen der jeweiligen Messgröße.

Es wird angenommen, für die Vibrationsfreigabe eines Bauteils (vorgesehen für Betrieb in einem Kraftfahrzeug) wurde ein Routenmix, bestehend aus n verschiedenen auslegungsrelevanten Routen, definiert. Die Fahrzeit T_RM auf dem gesamten Routenmix setzt sich aus den Fahrzeiten auf den einzelnen Routen T_Ri (i = 1, ..., n) zusammen. Das betrachtete Bauteil soll seine volle Lebensdauer T_LD durch das (ggf. zyklisches) Fahren der Fahrzeuge auf diesem Routenmix erreichen.
Das bedeutet $T_{L D} = T_{R M} = \sum_{i = 1}^{n} T_{R i}$
Des Weiteren wurden für die Datenerfassung auf jedem Abschnitt jeder Route Versuche (z.B. in einem Testfahrzeug) durchgeführt, mit der Messung an einer Stelle des untersuchten Bauteils einer Größe γ (z.B. Beschleunigung in einer Richtung). Dadurch liegt je Messintervall (Messabschnitt) der Dauer t_γi auf jeder Route i (i = 1, ..., n) ein Beschleunigungssignal γ_i(t) vor. Auch wird angenommen, dass es in einer jeweils separaten Messdatei gespeichert wurde, so dass eine Messdatei mit diesem Signal pro gefahrene Route vorliegt (diese Annahme gilt für die Beschreibung des ASPEN RoMi Verfahrens an allen Stellen dieser Beschreibung, mit Ausnahme der nachfolgenden „zusätzlichen Erläuterungen“ am Ende der Beschreibung, in welcher die Extrapolation und die Superposition der PSS für den Fall mehrerer Messdateienpro gefahrene Route behandelt werden).
Aus diesen n Signalen (als Eingangsdaten) ist ein schädigungsäquivalentes Prüfprofil mit ASPEN RoMi Verfahren abzuleiten. Dabei werden die PSS für eine angenommene (fiktive) Wöhlerlinie berechnet. Mathematisch wird sie durch die Parameter N_A, a_A (Stützpunkt A) und k_WL (Neigungskoeffizient) gemäß der Formel (3.8) beschrieben. Da sie bei allen Amplituden a einen gleichen Neigungskoeffizienten k_WL hat, verläuft sie ohne Knick, insbesondere auch ohne einen Dauerfestigkeitsbereich. Weiter im Dokument wird sie als eine einfache Wöhlerlinie bezeichnet. Bekanntlich trifft die mathematische Beschreibung des Bauteilversagens mittels einer Wöhlerlinie nur für Ermüdung zu [1, 15]; diese wird also für die Profilerstellung im ASPEN-Verfahren vorausgesetzt.
Der Prüffrequenzbereich beträgt von f_unt, ..., f_ob.
Die Profilerstellung für den betrachteten Fall wird unten, in den Schritten a) bis g) beschrieben. In 4 werden sie wie folgt verdeutlicht: die Berechnungsschritte a) bis c) sind durch dicke Äste mit Pfeilen im linken Teil des Diagrammes, d) bis f) - durch dünne Äste im rechten Teil des Diagrammes gekennzeichnet; für den Berechnungsschritt g) werden diese Äste schließlich im PRGN-Modul zusammengeführt.
a) Berechnung der PSS für Routenfahrten
Als Erstes wird für jedes Beschleunigungssignal γ_i(t), gemessen auf jedem Abschnitt der Route i = 1, ... , n, im definierten Prüffrequenzbereich f = f_unt, ..., f_ob je ein PSS D_γi(f) berechnet. Dafür wird ein Satz von linearen Bandpässen (z.B. des Typs Butterworth), jeder mit einem schmalen Durchlassbereich, definiert. Dabei grenzen die Durchlassbereiche der benachbarten Bandpassfilter so aneinander, dass sie sich weder überschneiden, noch keine Lücken zwischen ihnen entstehen, und sie überdecken den gesamten Prüffrequenzbereich. Jedes Eingangssignal γ_i(t) wird mit ihnen gefiltert.
Anschließend wird aus jedem bandpassgefilterten Signal mittels eines Zählverfahrens ein Lastkollektiv gebildet. Bevorzugt wird ein solches Klassierverfahren, welches neben den Amplituden auch Mittelwerte der Schwingspiele liefert (sog. Zweiparameter-Lastkollektiv). Im ASPEN Verfahren wird für die Klassierung die Rainflow-Zählung eingesetzt, welche Rainflow-Kollektive in Form von Rainflow-Matrizen liefert.
Danach wird jedes solche Zweiparameter-Lastkollektiv mit Hilfe einer Amplitudentransformation nach Haigh [15] (Haigh-Diagramm) in ein schädigungsäquivalentes, mittelwertfreies Einparameter-Amplitudenkollektiv überführt. Aus ihm wird anschließend mit Hilfe einer einfachen Wöhlerlinie und einer linearen Schädigungsakkumulationshypothese (z.B. in der Form „Miner elementar“) eine PSZ berechnet.
Des Weiteren wird jede so berechnete PSZ der Mittenfrequenz des Durchlassbereiches des entsprechenden Bandpasses zugeordnet. Die Aneinanderreihung dieser PSZ in der aufsteigenden Reihenfolge der Filter-Mittenfrequenzen ergibt schließlich das PSS D_γi(f) des Signals γ_i(t).
Alle diese Berechnungen werden im FDDC-Modul ausgeführt, s. n Rechenblöcke FDDC (auch bezeichnet als Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungskomponente 13) im linken Teil des Diagramms in 4. Ausführlicher wird der FDDC-Algorithmus für die Berechnung eines PSS aus einem Zeitsignal weiter unten beschrieben
b) Extrapolation der PSS für Routenfahrten
Diese einzelnen PSS D_γi(f) (i = 1, ..., n) gelten für die Signalmessdauer t_γi auf dem Messabschnitt der entsprechenden Route. Um versuchs- und messtechnischen Aufwand bei der Datenerfassung möglichst gering zu halten, ist t_γi i.d.R. deutlich kleiner, als die tatsächliche Fahrzeit T_Ri, welche das Fahrzeug auf dieser Route (innerhalb der geforderten Lebensdauer T_LD) absolvieren wird: t_γi<< T_Ri. Um das PSS zu erhalten, welches die gesamte Fahrdauer T_Ri auf der Route i abdeckt, wird das im vorigen Schritt berechnete PSS D_γi(f) mit einem Faktor k_γi multipliziert: $D_{γ i, E X} = k_{γ i} \times D_{γ i}$
Die Proportionalitätskonstante k_γi berechnet sich als Verhältnis der beiden oben erläuterten Fahrzeiten: $k_{y i} = T_{R i} / t_{γ i}$
Dieses Prozedere heißt die Extrapolation der PSS. Sie stützt sich auf ein in der Betriebsfestigkeit bekanntes und etabliertes Verfahren der Extrapolation der Schädigungszahlen oder der PSZ und wird nun auf die PSS angewendet. Die Proportionalitätskonstante k_γi ist dabei als Extrapolationsfaktor bekannt [1, 15]. Die Extrapolation der PSS wird im SPEX-Modul ausgeführt, s. n Rechenblöcke 14 (auch bezeichnet als Extrapolations-Subkomponente 14) im linken Teil des Diagramms in 4.
c) Superposition der PSS für Routenfahrten
Die extrapolierten PSS D_γi,EX(f), berechnet im vorigen Schritt nach (3.2), repräsentieren das Schädigungsmaß des Bauteils beim Fahren nur auf jeder einzelnen Route i (der entsprechenden Dauer T_Ri). Das Bauteil wird jedoch laut Annahme für den Betrieb auf dem gesamten Routenmix ausgelegt. Daher muss die gesamte Schädigung ermittelt werden, welche das Bauteil im kompletten Mix, bestehend aus n verschiedenen Routen erfahren wird. Da sich die Fahrzeit auf dem Routenmix aus Fahrzeiten T_Ri auf einzelnen Routen zusammensetzt, s. Beziehung (3.1), lässt sich das Schädigungsmaß des Routenmix auch als die Summe der Schädigungsmaße der einzelnen Routen berechnen. Daher können nun die einzelnen extrapolierten PSS D_γ _i,EX(f) zu einem gesamten PSS D_γ,SPEX(f) aufaddiert werden: $D_{γ, S P E X} = \sum_{i = 1}^{n} D_{γ i, E X}$
Dieses Prozedere heißt die Superposition der PSS. Sie ist wieder an das in der Betriebsfestigkeit bekannte Verfahren der Superposition der Schädigungszahlen oder der PSZ einzelner Betriebszustände (hier: Routen) zu der Gesamtschädigung angelehnt.
Das superponierte PSS D_γ,SPEX(f) gilt für die Fahrzeit T_RM auf dem gesamten Routenmix; dabei verteilen sich die Fahrzeiten T_R1, T_R2, ... , T_Rn. auf n einzelnen Routen dieses Mix zueinander gemäß (3.1). Da laut Annahme T_LD.= T_RM, repräsentiert das superponierte PSS D_γ,SPEX(f) gleichzeitig das Schädigungsmaß des Bauteils für seine gesamte vorgesehene Lebensdauer T_LD. Die Superposition der PSS wird ebenfalls im SPEX-Modul ausgeführt, insbesondere in der Superpositions-Subkomponente 16, siehe 4.
d) Erzeugung des Referenzsignals
Nun stellt sich die Frage nach der Bestimmung der schädigungsäquivalenten Höhe des Prüfprofils. Gemäß der Formulierung des ASPEN-RoMi-Verfahrens bedeutet das: in einem Vibrationstest der Dauer T_VT soll mit dem Profil dieser Höhe auf das Bauteil eine gleiche Schädigung aufgebracht werden, wie die Schädigung, welche es im Routenmix der Dauer T_RM erfahren hat. Diese Schädigung wurde in den Schritten a) - c) rechnerisch ermittelt und wird durch das extrapolierte und superponierte PSS D_γ,SPEX(f) ausgedrückt. Das Problem der Umrechnung eines PSS in schädigungsäquivalente Profilamplituden besteht darin, dass das Verhältnis zwischen diesen beiden Größen bekannt sein muss, wobei es u.a. von der festgelegten Art der Schwingungserprobung (Sweep oder Rauschen) abhängt.
Um dieses Problem zu lösen, wird es vorgeschlagen, ein Zeitsignal r(t), passend zu der Art der Schwingungserprobung, selbstständig zu erzeugen, und seine Schädigung für die vorgesehene Dauer der Vibrationserprobung T_VT zu berechnen. r(t) wurde als Referenzsignal genannt. Es ist nichts Anderes, als ein Ansteuerungssignal, welches eine Schwingprüfanlage bei der Umsetzung des Prüfprofils eines bestimmten Typs (Sweep- oder Rauschprofil) erzeugen würde. Es kann z.B. als ein reales Schwingungssignal auf einem Vibrationsprüfstand, ausgestattet mit einem geeigneten Regelungssystem generiert und mit einem geeigneten Messsystem aufgezeichnet werden. Eine alternative Möglichkeit hierzu bieten auch viele PC-gestützte Signalbearbeitungstools, z.B. Matlab, Famos, Labview. In ihrer Umgebung kann das Referenzsignal als ein fiktives, digitales Signal (z.B. für die Erstellung der Rauschprofile mit Hilfe eines Algorithmus der Generierung der Zufallszahlen) erzeugt werden. Dies ist eine zeitsparende und kostengünstige Möglichkeit, da es dafür weder ein Vibrationsprüfstand für die Schwingungserzeugung noch ein Messsystem für die Signalaufzeichnung notwendig sind.
Der Level des Referenzsignals kann beliebig gewählt werden, er muss jedoch (gemäß dem Konzept des ASPEN Verfahrens) über die Frequenz f im gesamten Prüffrequenzbereich f = f_unt, ..., f_ob konstant sein. Mit dem Level wird der Amplituden-Frequenz-Verlauf (AFV) S_Ref gemeint, wenn r(t) ein Sweepsignal (für eine Sweeperprobung) bzw. das LDS PSD_Ref, wenn r(t) ein stochastisches Signal (für eine Rauscherprobung) ist. Es wird also verlangt S_Ref = const, PSD_Ref= const. Im letzten Fall bedeutet diese Bedingung, dass r(t) im Prüffrequenzbereich f = f_unt, ..., f_ob als ein Weißes Rauschen generiert wird.
Die Vorgehensweise zur Erzeugung eines solchen Signals, zusammen mit den nächsten Schritten e) und f), wurde das Konzept des Referenzsignals genannt. Ausführlich ist es weiter unten beschrieben.
e) Berechnung des PSS des Referenzsignals
Nachdem das Referenzsignal r(t) auf die oben beschriebene Weise erzeugt wurde, wird dessen PSS berechnet. Dafür wird der FDDC-Algorithmus noch einmal ausgeführt, s. den Rechenblock 13 im rechten Teil der 4. Für das korrekte Funktionieren des ASPEN Verfahrens müssen dabei die gleichen Berechnungsparameter genutzt werden, wie für die Berechnung der PSS der Signale aus den Routenmixfahrten (im Schritt a)). Insbesondere betrifft das die Konfiguration der Bandpassfilter, sowie die Klassier- und die Wöhlerlinienparameter. Das berechnete PSS wird D_r(f) bezeichnet, es gilt für die Dauer t_r des erzeugten Referenzsignals r(t)
f) Extrapolation des PSS des Referenzsignals
Für die Berechnung des Schädigungsmaßes, welches sich in einem Vibrationstest der festgelegten Dauer T_VT einstellt, muss das im vorigen Schritt berechnete PSS des Referenzsignals D_r(f) auf diese Dauer extrapoliert werden. Das geschieht auf die gleiche Weise, wie die Extrapolation der PSS für Routenfahrten (s. Schritt b)), und zwar, durch das Multiplizieren D_r(f) mit dem entsprechenden Extrapolationsfaktor $D_{r, E X} (f) = k_{r} \times D_{r} (f)$
Er wird wie folgt berechnet: $k_{r} = T_{V T} / t_{r}$
Die Extrapolation des PSS des Referenzsignals erfolgt im SPEX-Modul 14, wie die der PSS aus Routenmessungen; das SPEX-Modul 14 wird dafür noch einmal ausgeführt, s. den Rechenblock 14 (auch bezeichnet als Extrapolations-Subkomponente 14) im rechten Teil von 4.
g) Berechnung der Höhe des Prüfprofils
Nun liegen die beiden Schädigungsmaße vor - das superponierte PSS aus dem Routenmix D_γ,SPEX(f), und das extrapolierte PSS des Referenzsignals D_r,EX(f) vor. Außerdem ist nun auch bekannt, dass die Bauteilschädigung D_r,EX(f) in einem Vibrationstest mit der Sweepanregung durch die Amplitude S_Ref, bzw. mit der Rauschanregung durch das LDS PSD_Ref (rechnerisch) zustande kommt, wenn die beiden Tests der Dauer jew. T_VT sind. Dies ermöglicht, S_Ref bzw. PSD_Ref in eine andere Amplitude S_U bzw. in einen anderen LDS-Wert PSD_U umzurechnen, welche zu der Schädigung D_γ,SPEX(f) führen werden. Diese schädigungsäquivalente Umrechnung wird, je nach der Profilart, durch Formel (3.17) (für Sweepprofil), bzw. Formel (3.16) (für Rauschprofil) definiert (darin sind D_Ref(f) = D_r,EX(f) und D_U(f) = D_γ,SPEX(f)). Die beiden Zusammenhänge (3.16) und (3.17) wurden eigenständig entwickelt und ASPEN-Transformation (AT) genannt.
Für diese Umrechnung der PSS in die Profilamplituden wird das PRGN-Modul (auch bezeichnet als Prüfprofil-Generierungskomponente 16) ausgeführt, s. 4. Die Umrechnung erfolgt dort separat für jede Frequenz f im definierten Prüffrequenzbereich f = f_unt, ..., f_ob.
Ein so berechnetes Sweep- bzw. Rauschprofil bildet das Ergebnis des Verfahrens. Es eignet sich für die schädigungsäquivalente Vibrationserprobung des betrachteten Bauteils mit der Profilregelung an der Stelle, an welcher die Beschleunigungsgröße x(t) in den Routenfahrten gemessen wurde (Einpunktregelung).
Besonderheiten bzw. Ergänzungen des oben beschriebenen Vorgehens a) - g):

• es wird für die Erstellung der Profile in jeder Raumachse separat angewendet. Dafür werden Signale γ_i(t), gemessen in der entsprechenden Raumrichtung, genutzt. Somit eignet sich das Verfahren vorrangig für Vibrationserprobungen auf Prüfständen mit der Möglichkeit der Erzeugung der Schwingungen nur in einer Raumachse (z.B. auf elektrodynamischen Shakerprüfständen). Wenn eine Schwingprüfeinrichtung die Erzeugung der Schwingungen simultan in drei Raumrichtungen zulässt (wie das z.B. auf servohydraulischen Püfständen typischerweise der Fall ist), können Profile gemäß dem oben beschriebenen Vorgehen für jede Richtung zuerst separat voneinander erstellt werden. Danach, während der Erprobung können Schwingungen, erzeugt durch das Schwingregelsystem entsprechend diesen Profilen in den zueinander senkrechten Richtungen, in den Prüfling gleichzeitig eingeleitet werden
• das Referenzsignal kann auch ein Multisweep (für Erstellung eines Multisweep-Prüfprofils) oder ein Sinus mit fester Frequenz (für Erstellung eines Profils, mit welchem Verweildauererprobung durchgeführt werden kann) sein
• nach diesem einheitlichen Vorgehen werden Anregungs- und Reaktionsprofile erstellt; sie unterscheidet nur die Nutzung der Signale verschiedener Messstellen - am Bauteil selbst (für die Erstellung eines Reaktionsprofils) bzw. an seinen Halterungen (für die Erstellung eines Anregungsprofils). Alle diese Signale müssen in Routenmixfahrten zeitsynchron aufgezeichnet werden; die Anregungsprofile werden i.d.R für die Prüfstandregelung, die Reaktionsprofile - für die Limitierung der Amplituden der Bauteilreaktion eingesetzt
• für den Fall, wenn Signale mehreren Messstellen vorliegen und gemeinsam zur Profilerstellung ausgewertet werden sollen, s. Unterabschnitt „Mehrere Messstellen“ unmittelbar unten
• außer für den gesamten Routenmix werden nach diesem Vorgehen auch Profile für die Abdeckung der Bauteilschädigung nur auf einzelnen Routen erstellt; dafür werden in der AT (3.16), (3.17) statt D_γ,SPEX(f) die entsprechenden extrapolierten PSS D_γi,EX(f) genutzt (sie wurden im Schritt b) für jede Route standardmäßig berechnet); solche Profile decken die Bauteilbeanspruchung für die Fahrzeit T_Ri auf jeder Route ab.

Mehrere Messstellen:
Bislang wurde das Verfahren für einen einfacheren Fall beschrieben, wenn Prüfprofile nur aus Signalen einer Messgröße (definiert für eine Messstelle) abzuleiten waren. In einer leicht modifizierten Form ist das Vorgehen auch anwendbar, wenn Messsignale in Routenfahrten an mehreren Stellen (z.B. am Bauteil und/oder an seinen Halterungen) in eine gleiche Richtung erfasst wurden, und sie zu einer Profilerstellung gemeinsam ausgewertet werden sollen. Der Unterschied im Verfahren betrifft dabei nur den PRGN-Algorithmus, und auch nur den Fall einer Mehrpunktregelung. Dieser Fall wird weiter unten behandelt.
Pseudo-Schädigungsspektren (PSS):
Für den Kennwert, welcher die Abhängigkeit der PSZ von der Mittenfrequenz jedes schmalbandigen Bandpasses ausdrückt, wurde im ASPEN Verfahren der Begriff Pseudo-Schädigungsspektrum eingeführt.
PSS ist ein grundlegender, zentraler Kennwert des ASPEN-Verfahrens. Betrachtet man ein oszillierendes Zeitsignal, stellt das PSS eine Verteilung der PSZ seiner einzelnen harmonischen Komponenten über die Schwingungsfrequenz dar. Da die Abhängigkeit einer Funktion von der Frequenz eine physikalische Analogie zum Begriff Spektrum hat (wie es aus einem Zeitsignal auf klassische Weise durch die Fourier-Transformation berechnet wird [14]), wird im Begriff PSS das Wort Spektrum verwendet.
Nach seinem physikalischen Inhalt ist PSS ähnlich dem Kennwert FDS (Fatigue Damage Spectrum). FDS findet eine breite Anwendung für die Analyse des Ermüdungsverhaltens der Bauteile sowie für die Synthese schädigungsäquivalenter Profile mit den schädigungs- und modellbasierten Verfahren, welche sich auf das Modell eines linearen schwach gedämpften EMS stützen [6-9]. FDS setzt also das Modell eines solchen EMS unbedingt voraus (mit der Beschleunigung des Fußpunktes als Eingangsgröße, und der relativen Auslenkungsamplitude des EMS als die Schwingungsreaktion). Die Berechnung eines PSS ist im ASPEN Verfahren dagegen nicht an ein mathematisches Modell des Bauteils, für welche das Prüfprofil erstellt werden soll, gebunden. Darin liegt der Unterschied zwischen FDS und PSS.
Da ein PSS aus einzelnen PSZ besteht, handelt es sich bei einem PSS ebenso nicht um eine reale, sondern um eine fiktive Schädigung. Daher ist ein PSS für eine absolute Lebensdauervorhersage des Bauteils auch nicht geeignet. Erst durch den Vergleich von zwei PSS miteinander, berechnet z.B. für zwei verschiedene Zeitsignale, können die PSS sinnvoll interpretiert werden. Und zwar, im folgenden Sinne: „bei einer bestimmten Schwingungsfrequenz ist die Belastung eines Bauteils durch eine Zeitfolge schädigender (härter) als durch die andere“. Allerdings muss die Berechnung der beiden PSS dafür immer unter den gleichen Bedingungen durchgeführt werden. Dies betrifft alle Berechnungsparameter der PSS, vor allem die Parameter der Wöhlerlinie und die Breite des Durchlassbereiches der Bandpässe. Sollte (in seltenen Fällen) eine zutreffende Wöhlerlinie für das betrachtete Bauteil, Material, die Messgröße und den Lastfall tatsächlich bekannt sein, dann kann sie im ASPEN-Verfahren eingestellt und verwendet werden. Dadurch werden die berechneten Schädigungszahlen nicht mehr fiktiv und sie können (ggf. nach einer Extrapolation und Superposition) über eine tatsächliche Lebensdauer des Bauteils aussagen. In diesem Fall handelt es sich nicht um die PSZ und die PSS, sondern um reale Schädigungszahlen bzw. Schädigungsspektren.
Jedes PSS D(f) wird aus einem Zeitsignal x(t) einer bestimmten Dauer t_x berechnet, und gilt nur für diese Dauer. Sie muss zusammen mit dem PSS angegeben werden. Ohne diese Angabe ist nicht bekannt, für welche Zeit die (Pseudo-)Schädigung bei jeder Frequenz akkumuliert wurde.
Ein PSS kann nicht nur für die Synthese der schädigungsäquivalenten Prüfprofile, sondern auch z.B. für Vergleich der Härte zweier Profile verschiedener Typen (z.B. eines Sweep- mit einem Rauschprofil) genutzt werden.
Berechnung der PSS (FDDC-Algorithmus):
Das FDDC-Modul dient der Berechnung der PSS aus Zeitsignalen, gemessen während der Routenfahrten, und aus dem Referenzsignal. Für jedes Signal x(t) der Dauer t_x, unabhängig von seinem Ursprung, wird je ein PSS D(f) berechnet, und zwar, nach einem gleichen, unten beschriebenen Algorithmus. In den Bezeichnungen von oben sind hier x(t) = γ_i(t), t_x= t_γi (i = 1, ..., n).
Der FDDC-Algorithmus umfasst folgendes, s. 5:

a) Filterung des Signals x(t) mit einem Satz mehrerer schmaler Bandpassfilter im Signalfilterschritt S1:
- Als Erstes werden im gewählten Prüffrequenzbereich f = f_unt, ..., f_ob die Bandpassfilter konfiguriert. Sie können von jedem beliebigen Typ sein, z.B. Butterworth, Bessel, Tschebyschew etc. Um eine ausreichend hohe Auflösung der zu berechnenden Profilkurve über die Frequenz zu erreichen, werden in einem Frequenzbereich, wie er für Vibrationserprobung von Fahrzeugausrüstung typischerweise von f_unt = 10Hz bis f_ob = 2kHz definiert wird, mind. 500 ... 1000 Bandpässe konfiguriert. Dadurch beträgt der Durchlassbereich der Bandpässe nur einige Hertz, so dass sie als schmalbandig bezeichnet werden können. Je nach Wahl der Parameter der Filtersynthese (Eckfrequenzen und der Schritt der Änderung der Mittenfrequenzen) können die Bandpässe einen gleich breiten oder einen variablen Durchlassbereich besitzen. Unabhängig davon müssen diese Parameter so gewählt werden, dass sich die Durchlassbereiche der benachbarten Filter weder überschneiden noch Lücken dazwischen aufweisen. Unter diesen Gesichtspunkten können die Filterordnung und die - art (konventionelle oder „zero-phase“ Filterung) frei gewählt werden. Die Filterung eines Eingangssignals x(t) mit dem Satz von m solcher Bandpässe liefert m Ausgangsignale. Das Ausgangssignal des j. Bandpasses wird x_BP,j(t) bezeichnet (j = 1, ..., m)
b) Klassierung der bandpassgefilterten Signale im Klassierungsschritt S2:
- Anschließend wird aus dem Ausgangssignal x_BP,j(t) jedes Filters mittels einer Klassierung ein Lastkollektiv gebildet. Dafür wird der gesamte Amplitudenbereich von x_BP,j in / Klassen aufgeteilt, und für die Amplitude a_i jeder Klasse / (i = 1, ..., l) mit Hilfe eines Zähl- bzw. Klassierverfahrens die Zahl der Spiele N_OP,i ermittelt. Dafür können verschiedene, aus der Betriebsfestigkeit bekannte Klassierverfahren genutzt werden; vorzugsweise jedoch solche, welche für jedes Spiel außer der Amplitude a_i noch einen Mittelwert m_i ermitteln lassen, z.B. das Rainflow-Zählverfahren. Somit beschreibt ein so berechnetes Lastkollektiv N_OP = N(a, m) die Häufigkeit des Auftretens der Spiele mit bestimmten Amplituden a und Mittelwerten m im betrachteten Zeitsignal x_BP,j(t).
- Aus dem o.g. Grund wird im ASPEN-Verfahren für die Bildung der Lastkollektive die Rainflow-Klassierung genutzt; sie liefert Rainflow-Kollektive in Form von Rainflow-Matrizen. Sie werden in den Koordinaten „Mittelwert / Amplitude“ dargestellt, d.h. jedes gezählte Schwingspiel wird durch seine Amplitude (eine halbe Spannweite) und den Mittelwert charakterisiert (somit sind z.B. für ein Beschleunigungssignal mit der Ordinateneinheit m/s² die beiden Abszissen der Rainflow-Matrix ebenfalls in m/s² skaliert, die Ordinate enthält dabei die Zahl der geschlossenen Schwingspiele). Ein evtl. vorhandenes Residuum wird nach dem Abschluss der Rainflow-Zählung in die Matrix hineingezählt.
- Auf solche Weise wird also für jedes gefilterte Signal x_BP,j eine Rainflow-Matrix berechnet
c) Umrechnung in schädigungsäquivalente mittelwertfreie Amplituden im Umrechnungsschritt S3:
- In der Rainflow-Matrix, wie oben ausgeführt, besitzt jedes Schwingspiel eine entsprechende Amplitude a_i und Mittelwert m_i.. Für die Bestimmung des Schädigungsmaßes eines Spiels mit Hilfe des in der Betriebsfestigkeit bekannten Ansatzes nach Wöhler (s. den nächsten Schritt d)) wird jedoch nur die Amplitude verwendet - bekanntlich berücksichtigt dieser Ansatz den Mittelwert eines Schwingspiels nicht. Da er u.U. das Schädigungsmaß eines Schwingspiels beeinflussen kann, wird die evtl. mittelwertbehaftetete Amplitude a_i jedes Schwingspiels der Rainflow-Matrix zuerst in eine schädigungsäquivalente mittelwertfreie Amplitude (SMA) a_SM,i umgerechnet. Dies erfolgt mit Hilfe des ebenfalls in der Betriebsfestigkeit bekannten Verfahrens nach Haigh [15] (genannt Haigh-Diagramm). Danach werden diese umgerechneten Amplituden in einer aufsteigenden Reihenfolge sortiert; daraus ergibt sich eine Abhängigkeit der Zahl der Schwingspiele (sie bleibt bei der Transformation nach Haigh unverändert) in der Rainflow-Matrix von den SMA N_OP = N(a_SM)
d) Berechnung der Teilschädigungsbeträge im Teilschädigungsbeitrag-Berechnungsschritt S4:
- Nun wird für jede SMA a_SM,i des Lastkollektivs mit / Klassen (i = 1, ..., 1), gebildet aus jedem gefilterten Signal x_BP,j, das Schädigungsmaß berechnet: $D_{i} = \frac{N_{O P, i}}{N_{i}}$
- wobei N_i - die Zahl der Schwingspiele, die bei der Lastamplitude a_SM,i zu einem Ausfall (Versagen) des Bauteils führt.
- Der Parameter N_i wird anhand einer einfachen Wöhlerlinie bestimmt; diese wird durch eine folgende Gleichung beschrieben: ${(\frac{a_{S M, i}}{a_{A}})}^{k_{W L}} = \frac{N_{A}}{N_{i}}$
- wobei N_A, a_A - die Zahl der Schwingspiele, die bei einer bestimmten Lastamplitude a_A zum Bauteilausfall führt, und diese Amplitude (ein solcher Punkt A mit den Koordinaten (N_A, a_A) ist als ein sog. Stützpunkt der Wöhlerlinie bekannt),
- k_WL - der Neigungskoeffizient (Neigungsfaktor) der Wöhlerlinie.
- Um die Berechnung nach (3.8) durchführen zu können, werden zuerst die Parameter k_WL, N_A, a_A der Wöhlerlinie festgelegt. Im ASPEN-Verfahren muss zwingend eine Wöhlerlinie in Form (3.8) genutzt werden.
e) Berechnung der Summenschädigung für das Ausgangssignal jedes Bandpasses Summenschädigungs-Berechnungsschritt S5:
- Nachdem die Teilschädigungsbeiträge D_i für jede Amplitude a_SM,i jedes Lastkollektivs gemäß (3.7) bestimmt wurden, wird die resultierende Schädigung D_GS, welche durch Einwirken auf das Bauteil / Lasten mit verschiedenen Amplituden a_SM,i (i = 1, ..., l) zustande kommt, unter Anwendung der linearen Schädigungsakkumulationshypothese (Palmgren-Miner-Regel) wie folgt berechnet:
$D_{G S} = \sum_{i = 1}^{I} D_{i}$
- Das ergibt die Summenschädigung des Ausgangssignals x_BP,j(t) eines j. Bandpassfilters. Da die für ihre Berechnung genutzte Wöhlerlinie in allermeisten Fällen fiktiv ist (siehe weiter oben), ist D_GS die PSZ der Zeitfolge x_BP,j(t).
f) Bildung des PSS im Pseudoschädigungsspektrum-Bildungsschritt S6:
- Die PSZ, berechnet für Ausgangssignale aller m Bandpässe, welche im aktuellen Prüffrequenzbereich f = f_unt, ..., f_ob definiert wurden, werden nun der Mittenfrequenz f_BP des Durchlassbereiches des jeweiligen Bandpasses zugeordnet; die Darstellung der PSZ in Abhängigkeit von der jeweiligen Filter-Mittenfrequenz ergibt ein PSS D(f) (f = f_BP).

Hier wird noch einmal erwähnt, dass jedes Messsignal im FDDC-Modul (auch bezeichnet als Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungskomponente 13) nach diesem gleichen Algorithmus unabhängig von dem Signal einer anderen Messstelle oder einer gleichen Stelle, gemessen auf einer anderen Route, ausgewertet wird. Deswegen, wenn z.B. mehrere Größen (Signale mehrerer Messstellen) während der Routenfahrten aufgezeichnet wurden, ändert sich im FDDC-Algorithmus dadurch nichts.
Extrapolation und Superposition der PSS (SPEX-Algorithmus):
Ein PSS D_γi(f), berechnet mit dem FDDC-Algorithmus aus einem während einer Fahrt auf der Route i aufgezeichneten Zeitsignal _γi(t), bezieht sich lediglich auf seine Messdauer t_γi. Sie ist i.d.R. deutlich kürzer, als die volle Fahrzeit T_Ri auf der entsprechenden Route: t_γi<< T_Ri. In der Schwingungserprobung mit einem Prüfprofil muss jedoch eine volle Lebensdauer des Bauteils abgesichert werden. Laut (3.1) setzt sich aus den Fahrzeiten T_Ri auf n einzelnen Routen zusammen (i = 1, ..., n). Daher müssen alle, mit dem FDDC-Algorithmus berechneten PSS im nächsten Schritt extrapoliert und ggf. superponiert werden. Dafür wurde der SPEX-Algorithmus entwickelt.
Die Extrapolation und die Superposition der PSS ist im ASPEN-RoMi-Verfahren an ein in der Betriebsfestigkeit bekanntes Vorgehen angelehnt, mit welchem (reale oder fiktive) Schädigungszahlen extrapoliert und superponiert werden. Die Extrapolation besteht darin in der Multiplikation der Schädigungszahlen, ermittelt aus Versuchen auf einzelnen Routen, mit entsprechend berechneten Extrapolationsfaktoren, die Superposition - in der Addition der extrapolierten Schädigungszahlen miteinander. Da jede Ordinate eines PSS ein PSZ ist, kann dieses Verfahren auf die Extrapolation und die Superposition der PSS unverändert übertragen werden.
Bei den Erläuterungen des SPEX-Algorithmus unten wird, wie auch bisher, angenommen, dass eine Messdatei pro gefahrene Route vorliegt. Die Extrapolation und die Superposition der PSS für den Fall mehrerer Messdateien pro Route ist weiter unten beschrieben.
Für die Ausführung der Extrapolations- und der Superpositionsalgorithmus im ASPEN RoMi Verfahren müssen nur die Fahrzeiten T_Ri auf n einzelnen Routen angegeben werden (i = 1, ..., n).
Im Blockdiagramm des ASPEN-RoMi-Verfahrens in 4 wird die Extrapolation der PSS durch die n Rechenblöcke 14 (im linken Teil des Diagramms), die Superposition - durch den Block 15 veranschaulicht.
Extrapolation der PSS für Routenfahrten:
Die Extrapolation der PSS wird mit der Formel (3.2) beschrieben. Sie ist eine reine Multiplikationsprozedur eines PSS D_γi(f) mit einer Konstanten k_γi, genannt der Extrapolationsfaktor. Er wird als das Verhältnis T_Ri der vollen Fahrdauer auf einer Route i zu der (individuellen) Messzeit t_γi des Signals γ_i(t) auf dem Messabschnitt dieser Route gemäß (3.3) berechnet. Da k_γi für alle Frequenzen feines PSS gleich ist, ist das extrapolierte PSS D_γi,EX(f) immer eine skalierte Kopie von D_γi(f).
Physikalisch entspricht dieses Extrapolationsverfahren einer folgenden - idealisierten - Interpretation: die Fahrt auf dem vermessenen Abschnitt einer Route i wiederholt das Versuchsfahrzeug k_γi Mal. Bei jeder Wiederholfahrt kommt für das betrachtete Messsignal γ_i(t) exakt das gleiche PSS D_γi(f) zustande. Dann wird am Ende aller dieser wiederholten Fahrten die festgelegte Fahrzeit T_Ri und die ihr entsprechende Schädigung, ausgedrückt durch das PSS D_γi,EX(f), für das betrachtete Messsignal γ_i(t) erreicht.
Der Extrapolationsalgorithmus des ASPEN-RoMi-Verfahrens berechnet ein extrapoliertes PSS D_γi,EX(f) pro Messsignal γ_i(t) und Messdatei. Wenn eine Messdatei für jede gefahrene Route vorliegt, und T_Ri als die gesamte Fahrdauer auf der Route i angegeben wurde, zeigt das extrapolierte PSS D_γi,EX(f) frequenzabhängig die Pseudoschädigung, die an der betrachteten Stelle (des Bauteils oder seinen Halterungen, und nur an dieser Stelle) für die gesamte Fahrdauer T_Ri auf der betrachteten Route rechnerisch zustande kommt. Da die Fahrdauer auf einer Route die volle geforderte Bauteillebensdauer T_LD nicht abdeckt (es wird nach wie vor angenommen bzw. vorausgesetzt, dass das Bauteil für einen kompletten Routenmix ausgelegt werden soll), und T_Ri < T_LD, bilden die extrapolierten PSS D_γi,EX(f) ein Nebenergebnis des SPEX-Algorithmus.
Trotzdem haben die extrapolierten PSS D_γi,EX(f) eine wichtige praktische Bedeutung. Sie ermöglichen den Vergleich der Härte verschiedener Routen eines Routenmix. Wenn D_γi,EX(f), berechnet für eine gleiche Messstelle aus Fahrten auf verschiedenen Routen, übereinander (z.B. grafisch) gelegt werden, kann man Schlussfolgerungen ziehen, welche Route in welchem Frequenzbereich für die betrachtete Stelle schädigender ist, als eine andere Route. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Fahrdauern auf verschiedenen Routen ggf. ungleich sind: T_R1 ≠ T_R2 ≠ T_R3 etc.
Superposition der PSS für Routenfahrten:
Die Superposition der PSS im ASPEN-RoMi-Verfahren wird mit der Formel (3.4) beschrieben. Sie erfolgt in Anschluss an die Extrapolation und ist eine reine Additionsprozedur mehrerer zuvor extrapolierter PSS D_γi,EX(f) der Signale γ_i(t) einer gleichen Messgröße γ zu einem gesamten PSS D_γ,SPEX(f). Die PSS werden für jede Frequenz f einzeln addiert. Eine Folgerung daraus ist, dass das superponierte PSS D_γ,SPEX(f), welches für den gesamten Routenmix gilt, bei allen Frequenzen immer schädigender ist, als jedes der extrapolierten PSS D_γi,EX(f), welche die Pseudoschädigung nur auf einzelnen Routen repräsentieren. Das ist auch verständlich, denn die gesamte Fahrzeit auf dem Routenmix T_RM ist größer als die Fahrzeit auf jeder einzelnen Route T_Ri, s. Formel (3.1).
Wie oben erwähnt, berechnet der Superpositionsalgorithmus des ASPEN-RoMi-Verfahrens je ein superponiertes PSS D_γ,SPEX(f) pro Messgröße y. Dieses PSS D_γ,SPEX(f) bestimmt die Pseudoschädigung, welche das Bauteil an der jeweiligen Messstelle für die volle vorgegebene Lebensdauer T_LD bei jeder Schwingungsfrequenz f rechnerisch erfahren wird. Somit bilden alle superponierten PSS D_γ,SPEX(f) das Hauptergebnis der Berechnungen im SPEX-Modul. Allerdings, als Folgerung daraus, werden die superponierten PSS nicht gebildet, wenn dem Verfahren nur eine Messdatei für die Profilerstellung zugeführt wurde. Dies könnte z.B. der Fall sein, wenn Messungen nur auf einer Route durchgeführt wurden (kein Routenmix).
Extrapolation des PSS des Referenzsignals:
Das PSS des Referenzsignals D_r(f) (berechnet zuvor im FDDC-Algorithmus) wird nach (3.5) extrapoliert. Der dafür benötigte Extrapolationsfaktor k_r wird nach (3.6) bestimmt. Da diese Formel die Dauer der Vibrationserprobung T_VT enthält, muss man sich spätestens in dieser Etappe der Profilerstellung mit ASPEN-RoMi-Verfahren darauf festlegen.
Weil das Referenzsignal ein einziges Signal ist, entfällt für sein extrapoliertes PSS die Superposition.
Typisches Ausführungsbeispiel:
Hier wird ein Beispiel der Ausführung des SPEX-Algorithmus (auch Extrapolations- und Superpositionsprozess P2 genannt) für zwei Messgrößen x, y (γ= x, y) gegeben, deren Signale in Versuchen auf n verschiedenen Routen eines Routenmix aufgezeichnet wurden, x, y können z.B. wieder die Beschleunigungsgrößen sein, gemessen an zwei verschiedenen Stellen des untersuchten Bauteils, oder an seinen Halterungen. Signale dieser Größen x und y, gemessen auf einem Abschnitt der i. Route (i = 1, ..., n), werden x_i(t), _γi(t), ihre Messdauern t_xi, t_yi bezeichnet (allgemein t_xi ≠ t_yi)_. Die PSS D_xi, D_yi wurden zuvor im FDDC-Algorithmus berechnet, sie werden nun zusammen mit t_xi, t_yi dem SPEX-Modul zugeführt.
Der Ablauf der Extrapolation und der Superposition verdeutlicht 6. Zuerst werden die PSS D_xi, D_yi extrapoliert. Dafür wird die gesamte Fahrzeit T_Ri auf jeder Route i angegeben (das Verhältnis T_Ri zu der geforderten Lebensdauer des Bauteils T_LD. wird nach wie vor durch (3.1) bestimmt), und nach (3.3) werden die Extrapolationsfaktoren k_xi bzw. k_yi, berechnet. Das Extrapolieren der PSS D_xi, D_yi geschieht durch ihr Multiplizieren mit dem entsprechenden Extrapolationsfaktor k_xi bzw. k_yi laut Formel (3.2).
Die so gebildeten extrapolierten PSS sind in 6 als D_xi,EX(f), D_yi,EX(f) bezeichnet (i = 1, ..., n). Nun werden sie superponiert. Dies geschieht durch die Addition aller PSS D_xi,EX(f) des Kanals x und aller PSS D_yi,EX(f) des Kanals y von den einzelnen Routen miteinander laut (3.4). Dadurch wird pro Messgröße y je ein superponiertes PSS gebildet, also im betrachteten Beispiel insgesamt zwei PSS D_x,SPEX(f), D_x,SPEX(f). Die Ergebnisse der Ausführung des SPEX-Algorithmus im betrachteten Beispiel (s. 6) sind also:

• mehrere extrapolierten PSS D_xi,EX(f), D_yi,EX(f) (je zwei PSS pro Route i, das Nebenergebnis), sowie
• die extrapolierten und superponierten PSS D_x,SPEX(f), D_y,SPEX(f) (insgesamt 2 PSS, das Hauptergebnis).

Sie alle können dem PRGN-Algorithmus für die Berechnung verschiedener Profile zugeführt werden.
Berechnung des Prüfprofils (PRGN-Algorithmus):
Der PRGN-Algorithmus dient der Bestimmung der Profilamplituden aus den PSS. Dafür wird die ASPEN-Transformation (AT) genutzt.
Der PRGN-Algorithmus wird zuerst in „Beschreibung“ ausführlich beschrieben. In „Typen der Ergebnisprofile“ werden Typen der resultierenden Profile, die der PRGN-Algorithmus (und somit das gesamte ASPEN-RoMi-Verfahren) berechnet, erläutert. Danach, in wird in „ASPEN-Transformation“ die AT für zwei separate Fälle - die Erstellung eines Rausch- und eines Sweepprofils angegeben.
Beschreibung:
Eingangsdaten:
Die Eingangsdaten des PRGN-Algorithmus sind:

i) die extrapolierten PSS D_γi,EX(f), bzw. extrapolierten und superponierten PSS D_γ,SPEX(f) für Routenfahrten (berechnet im SPEX-Algorithmus)
ii) das extrapolierte PSS D_r,EX(f) des Referenzsignals r(t) (berechnet ebenfalls im SPEX-Algorithmus)
iii) Parameter des Referenzsignals r(t):
- ◯ die Amplitude S_Ref, falls das Referenzsignal r(t) als ein Sweep (für die Erstellung eines Sweepprofils), bzw.
- ◯ die Höhe des LDS PSD_Ref, falls das Referenzsignal r(t) als ein Weißes Rauschen (für die Erstellung eines Rauschprofils) generiert wurde.

Bezeichnungen:
Unabhängig davon, ob es sich um die extrapolierten bzw. um die extrapolierten und superponierten PSS handelt, erfolgt die Profilberechnung im PRGN-Modul nach einem gleichen Algorithmus. Von Bedeutung ist für die Durchführung der PRGN-Berechnungen nur die Unterscheidung der Messsignale γ_i(t), wenn Profile aus den extrapolierten, nicht superponierten PSS D_γi,EX(f), oder die der Messgrößen γ (s. Definition der Begriffs Messgröße weiter oben), wenn Profile aus extrapolierten und superponierten PSS D_γ,SPEX(f) zu erstellen sind; und dies ist auch nur dann, wenn eine Mehrpunktregelung definiert ist. Für eine anschauliche Erläuterung der Funktion des PRGN-Moduls wird daher im Folgenden ein Fall behandelt, dass die PSS der insgesamt p Messsignale (oder Messgrößen) aus einer beliebigen SPEX-Ergebnisdatei mit dem PRGN-Algorithmus ausgewertet werden sollen, und q davon für eine Mehrpunktregelung vorgesehen sind (q ≤ p). Dabei werden die Eingangs-PSS des PRGN-Algorithmus, die mit dem SPEX-Algorithmus berechnet wurden (s. sie oben, im Unterabschnitt „Eingangsdaten“), gegenüber der obigen Definition folgendermaßen umbenannt:

• D_γi,EX = D_U,k - das extrapolierte PSS des Messsignals γ_i(t) einer Messgröße γ, gemessen auf einer Fahrtroute (der Index i, welcher die Nummer i der Route bestimmt, ist für die Erläuterung des PRGN-Algorithmus ohne Bedeutung, und wird daher weggelassen; stattdessen werden die Messsignale, gemessen auf dieser Route, einfach durchnummeriert, dabei bekommt das extrapolierte PSS eines Messsignals eine fortlaufende Nummer k: k = 1, ..., p),
• D_γ,SPEX = D_U,k - das superponierte PSS für die Messgröße γ, berechnet für Fahrten auf allen Routen eines Routenmix; diese superponierten PSS jeder Messgröße werden auch hier einfach mit dem Index k durchnummeriert (k = 1, ..., p).

Mit anderen Worten - da die extrapolierten, aber nicht superponierte PSS von den extrapolierten und superponierten PSS für die Erläuterung des PRGN-Algorithmus nicht unterschieden werden müssen, werden ihre PSS also nun einheitlich als D_U,k bezeichnet, wobei k die fortlaufende Nummer des Messsignals bzw. des Messgröße in einer dem PRGN-Modul zugeführten Eingangsdatei ist.
Beschreibung des PRGN-Algorithmus:
Aus den PSS D_U,k der insgesamt p Messsignale (oder Messgrößen) einer Eingangsdatei (k = 1, ..., p) werden im PRGN-Modul p einzelne Profile bzw. Profile für Einpunktregelung PR_V,k, sowie ein Profil PR_MP für eine Mehrpunktregelung berechnet. Dies geschieht in folgenden Schritten:
a) ASPEN-Transformation (AT)
Als erstes wird aus jedem extrapolierten, bzw. extrapolierten und superponierten PSS D_U,k, und unter Angabe des extrapolierten PSS D_r,EX(f) des Referenzsignals, seiner Amplitude S_Ref oder seines LDS PSD_Ref und des Neigungskoeffizienten k_WL der einfachen Wöhlerlinie (die durch Gleichung (3.8) beschrieben wird), die Höhe eines Einzelprofils PR_U,k berechnet. Je nach der Art des zu erstellenden Prüfprofils erfolgt das mit Hilfe der AT (3.16) oder (3.17). Und zwar,

• für den Fall der Erstellung eines Sweepprofils wird die AT in der Form (3.17) genutzt; dabei wird in (3.17) die Amplitude S_Ref des zuvor generierten Sweep-Referenzsignals angegeben,
• für den Fall der Erstellung eines Rauschprofils wird die AT in der Form (3.16) genutzt; dabei wird in (3.16) die Höhe des LDS PSD_Ref des zuvor generierten Weißen-Rauschen-Referenzsignals angegeben.

In der AT muss ein gleicher Wert des Neigungskoeffizienten k_WL der Wöhlerlinie genutzt werden, wie zuvor im FDDC-Algorithmus bei der Berechnung der PSS aus den Signalen, aufgezeichnet während der Routenfahrten, und aus dem Referenzsignal
b) Profilberechnung für Mehrpunktregelung
Im betrachteten Fall sind q aus den insgesamt p vorhandenen Messstellen für die Mehrpunktregelung vorgesehen. Die Einzelprofile PR_U,k dieser q Messstellen werden nun zu einem Profil PR_U,MP miteinander verrechnet. Dabei kann es zwischen den Strategien der Mittelwert- und Maximalwertregelung unterschieden werden. Um ein Profil, geeignet für die Mittelwertregelung zu bekommen, werden die Einzelprofile aller entsprechenden Stellen bei jeder Frequenz arithmetisch gemittelt: $P R_{U, M P} = q^{- 1} \times \sum_{k = 1}^{q} P R_{U, k}$
vorgesehen ist, wird dagegen aus der höchsten Amplitude aller Einzelprofile bei jeder Frequenz gebildet („peak-hold“ Verfahren): $P R_{U, M P} = M a x {P R_{U,1}, \dots, P R_{U, q}}$
c) Gewichtung mit Sicherheits- und Testfaktor
Die berechneten Profile PR_U,k und PR_U,MP können bereits in dieser Form für die Schwingungserprobung (mit der Profilregelung an den entsprechenden Stellen) eingesetzt werden. Jedoch könnte das Ergebnis der Bauteilerprobung mit solchen Profilen oft nicht ausreichend Vertrauen bieten, wie dies für eine Serienfreigabe notwendig ist. Die Gründe dafür sind: diese Profile berücksichtigen weder Streuung der Beanspruchung und Beanspruchbarkeit der Prüflinge, noch die Unsicherheit des Prüfergebnisses wegen eines begrenzten Stichprobenumfangs (d.h. die Unsicherheit wegen Erprobung einer begrenzten Zahl der Prüflinge). Deswegen, zur Steigerung des Vertrauens an das Prüfergebnis, und in Anlehnung an ein entsprechendes Vorgehen in der Betriebsfestigkeit, ist im ASPEN RoMi Verfahren eine Möglichkeit vorgesehen, die berechneten Profilamplituden zu erhöhen. Dafür wird ein Sicherheits- und Testfaktor j_STF eingeführt, und die zuvor berechneten Profilamplituden mit ihm folgendermaßen beaufschlagt (j_STF > 1):

• bei der Erstellung eines Sweepprofils wird jede Ordinate von PR_U,k und PR_U,MP mit j_STF multipliziert (k = 1, ..., p): $P R_{V, k} = P R_{U, k} \times j_{S T F}$
$P R_{M P} = P R_{U, M P} \times j_{S T F}$
• bei der Erstellung eines Rauschprofils wird jede Ordinate von PR_U,k und PR_U,MP mit dem quadrierten Wert j_STF multipliziert (k = 1, ..., p): $P R_{V, k} = P R_{U, k} \times {(j_{S T F})}^{2}$
$P R_{M P} = P R_{U, M P} \times {(j_{S T F})}^{2}$

_U,k

_U,MP

²

Für einen praktischen Anwendungsfall muss der Sicherheits- und Testfaktor j_STF anhand ingenieurtechnischer Überlegungen festgelegt und/oder aus bekannter Literatur zur Betriebfestigkeit, z.B. [15], entnommen werden.
Im Ergebnis der Ausführung der Schritte a) - c) liegen p einzelne Profile bzw. Profile für eine Einpunktregelung PR_V,k (k = 1, ..., p), sowie ein Profil PR_MP für eine Mehrpunktregelung vor. Ebenso wie bei der Extrapolation und der Superposition der PSS (SPEX-Algorithmus), erfolgt die Berechnung der Höhe der Prüfprofile im PRGN-Algorithmus für jede Frequenz f individuell, unabhängig von der anderen Frequenz. Deswegen wurde das Zeichen f bei allen PSS D_U,k und Profilfunktionen PR in der obigen Beschreibung, Schritte a) - c), weggelassen.
Typisches Ausführungsbeispiel:
Der oben allgemein beschriebene PRGN-Algorithmus soll nun an einem konkreten Beispiel verdeutlicht werden.
Angenommen, nach Durchführung der Routenfahrten, der FDDC- und SPEX-Berechnungen liegen (in einer Datei) extrapolierte bzw. extrapolierte und superponierte PSS für drei Messsignale bzw. -größen x(t), y(t), z(t) vor. Diese drei PSS werden D_U,k bezeichnet (k = 1, ..., 3). Die ersten zwei Größen x(t), y(t) sind für eine Mehrpunktregelung vorgesehen. Die zu erstellenden Profile müssen diese PSS abdecken.
Der Ablauf der Profilberechnung mit dem PRGN-Algorithmus, Schritte a) - c), für diesen Fall ist in 7 zu sehen. Außer der drei PSS D_U,k sind für den Algorithmus weitere Eingangsgrößen notwendig: das extrapolierte PSS D_r,EX und die Höhe A_r des Referenzsignals r(t). Sie ist die konstante Amplitude S_Ref des harmonischen Signals r(t), wenn Sweepprofile zu erstellen sind, oder das LDS der konstanten Amplitude PSD_Ref des stochastischen Signals r(t) (Weißes Rauschen), wenn Rauschprofile erstellt werden sollen: A_r = {S_Ref, PSD_Ref}.
Aus diesen Eingangsgrößen werden zuerst, unter Angabe des Neigungskoeffizienten k_WL der Wöhlerlinie, mit AT (3.16) oder (3.17) die drei Einzelprofile PR_U,k berechnet (k = 1, ..., 3). Die Profile PR_U,1, PR_U,2 der ersten beiden Größen x(t), y(t) werden danach mit einer der Formeln (3.10) oder (3.11) zu einem Profil PR_U,MP für eine Mehrpunktregelung zusammengeführt. In 7 sind diese Formeln durch den Operator Φ ausgedrückt. Je nach dem Typ der zu erstellenden Profile (Sweep oder Rauschen) werden schließlich die Ordinaten aller 4 Profile mit dem Sicherheits- und Testfaktor j_STF bzw. mit dem Quadrat davon (j_STF)² multipliziert.
Das Ergebnis der PRGN-Berechnungen bilden im betrachteten Beispiel die vier Profilfunktionen PR_V,k (k = 1, ..., 3) und PR_MP. Je nach der Handhabung des Referenzsignals und der Nutzung der Formel der AT (3.16) oder (3.17), können sie alle entweder Sweep- oder Rauschprofile sein. Die ersten drei PR_V,k sind dabei Einzelprofile, sie sind für eine Schwingungserprobung mit der Profilregelung an einzelnen Stellen, an welchen Signale der Größen x(t), y(t), z(t) während der Routenfahrten aufgezeichnet wurden, bestimmt. Das Profil PR_MP ist mittels der Mehrpunktregelung der Signale der zwei Aufnehmer, platziert möglichst genau an den Stellen der Aufzeichnung der Größen x(t) und y(t) in den Routenfahrten, umzusetzen. Die Strategie der Profilregelung an diesen beiden Stellen (Mittelwert- oder Maximalwertregelung) richtet sich daran, ob bei der Berechnung der Amplituden des Profils PR_MP die Formel (3.10) oder (3.11) genutzt wurde.
Typen der Ergebnisprofile:
Abhängig von den Eingangsdaten und der Parametrierung berechnet der PRGN-Algorithmus (und somit das gesamte ASPEN RoMi Verfahren, ggf. in einem Durchlauf) Prüfprofile mehrerer verschiedener Typen bzw. Profile mit verschiedenen Merkmalen.
Hier folgt ihre Beschreibung, ggf. mit Angaben zur Umsetzung der Profile verschiedener Typen:
a) Sweep- und Rauschprofile, Profile für eine Verweildauererprobung
Es handelt sich um die Unterscheidung der Prüfprofile hinsichtlich der Art der generierten Schwingungen - mit harmonischer oder stochastischer Schwingungsanregung. Unter die erste Kategorie fällt die Erprobung mit Gleitfrequenzanregung (Sweep), bestehend aus einem Ton (Einzelsweep) oder aus mehreren Tönen (Multisweep), und auch die Verweildauererprobung mit einer festen Frequenz. Alle diese Erprobungsarten sind durch DIN EN 60068-2-6 genormt. Eine Einschränkung des ASPEN-Verfahrens besteht darin, dass sich Frequenzbänder der einzelnen Sweeptöne im Fall eines Multisweepprofils nicht überschneiden dürfen. Zur zweiten Kategorie gehört Breitbandrauschprüfung nach DIN EN 60068-2-64. Auch können mit dem ASPEN Verfahren Profile für kombinierte Anregung, bei welcher ein oder mehrere Sweeptöne mit Rauschen überlagert sind, erstellt werden. Diese Prüfart wird durch DIN EN 60068-2-80 genormt. Die Voraussetzung dafür ist es, dass bei einer Frequenz nur eine Profilamplitude (z.B. nur die Amplitude des Sweepprofils oder den Wert des LDS des Rauschprofils) bestimmt werden muss.
b) Anregungs- und Reaktionsprofile
Sinnvollerweise sollte die Messung der Schwingungs-, Belastungs- oder Beanspruchungsgrößen für die Profilerstellung mit dem ASPEN-Verfahren sowohl am betroffenen Bauteil als auch an seinen Befestigungs- bzw. Anbindungsstellen am Träger erfolgen (als Träger kann z.B. ein verbrennungsmotorischer, elektrischer oder ein anderer Antrieb eines Kraftfahrzeugs, ein Kfz-Getriebe, eine Karosserie oder eineFahrzeugachse sein).
Aus Daten, gemessen an Halterungs- oder Befestigungsstellen des betroffenen Bauteils werden mit dem ASPEN-Verfahren Anregungsprofile abgeleitet. Sie dienen zur Erzeugung Schwingungen, welche während der Vibrationserprobung in dieses Bauteil (den Prüfling) eingeleitet werden. In den meisten Fällen wird das Anregungsprofil auch geregelt.
Wenn Schwingungen auch unmittelbar am betrachteten Bauteil (während der Routenfahrten) aufgezeichnet werden, können aus diesen Daten mit dem ASPEN-Verfahren Reaktionsprofile berechnet werden. Sie beschreiben gewünschte bzw. geforderte Vibrationsamplituden, welche Prüfling während der Vibrationserprobung als Reaktion auf das eingeleitete Anregungsprofil erfahren soll. Im Gegensatz zu einem Anregungsprofil wird das Reaktionsprofil resonanzbehafteter Bauteile aus verschiedenen Gründen nur selten für eine Shakerregelung verwendet.
Die Anregungs- und Reaktionsprofile unterscheidet also nur die Wahl der Messstellen, für welche ein Profil abgeleitet wird, und ihre Handhabung während der Vibrationserprobung - Regelung eines Anregungsprofils, bzw. Überwachung (mit ggf. Limitierung) anhand des Reaktionsprofils. Im ASPEN-Verfahren werden die Anregungs- und Reaktionsprofile nach einem gleichen Algorithmus erstellt.
c) Profile für Ein- und Mehrpunktregelung
Der Unterschied dieser Profiltypen besteht darin, ob ein Profil in einer Vibrationserprobung an einem oder mehreren Punkten (Stellen) geregelt wird. Bei einer Einpunktregelung wird ein Schwingungsaufnehmer an eine Stelle des Prüfaufbaus gesetzt, und die Schwingungen werden gemäß einem vorgegebenen Profil an dieser Stelle in die Struktur eingeleitet. Bei einer Mehrpunktregelung wird das vorgegebene Profil nach Signalen mehrerer Schwingungsaufnehmer, platziert an verschiedenen Stellen des Prüfaufbaus, geregelt.
Profile für die Einpunktregelung werden im ASPEN-RoMi-Verfahren, PRGN-Modul, aus allen Signalen, gemessen auf einer Route oder auf dem kompletten Routenmix, mit der oben beschriebenen Prozedur standardmäßig erstellt. Wenn Signale an mehreren Stellen des Bauteils oder seiner Halterungen in verschiedenen Richtungen (während der Fahrversuche) aufgezeichnet wurden, liegt der Unterschied dieser Profile nur daran, für welche Stelle und Messrichtung sie gelten. Deswegen, wenn ein Prüfprofil PR_V,k mit dem PRGN-Algorithmus aus dem Signal eines Messaufnehmers mit der laufenden Nummer k erstellt wurde, kann das Profil sinnvoll nur im Test mit der Profilregelung an der entsprechenden Stelle, an welcher dieser Aufnehmer in den Routenfahrten platziert war, und in die entsprechende Richtung (Messrichtung des Aufnehmers) genutzt werden.
Profile für eine Mehrpunktregelung können aus allen Signalen, gemessen auf einer Route oder auf dem kompletten Routenmix, in ihrer beliebigen Kombination, erstellt werden. Dafür müssen diese Signale lediglich spezifiziert werden. Liegen in einer SPEX-Ergebnisdatei die extrapolierten oder die extrapolierten und superponierten PSS D_U,k für p Messsignale vor, können q beliebige Signale davon im PRGN-Modul für die Berechnung eines Profils PR_MP für eine Mehrpunktregelung angegeben werden (2 ≤ q ≤ p). Ein solches Prüfprofil PR_MP, erstellt durch eine gemeinsame Verarbeitung der q Einzelprofile laut Formeln (3.10), (3.11), sollte im Vibrationstest auch nach den Signalen aller dieser q Aufnehmer, platziert an den entsprechenden Stellen, geregelt werden. D.h. dieses Profil kann nur durch die Mehrpunktregelung der Signale der entsprechenden Sensorstellen korrekt umgesetzt werden. Die Regelstrategie sollte dabei ebenfalls dem Algorithmus der Verrechnung der Einzelprofile entsprechen: wurde dafür die Formel (3.10) genutzt, sollte eine Mittelwertregelung, bei der Nutzung der Formel (3.11) - eine Maximalwertregelung angewendet werden. Diese Regelstrategien sind durch entsprechende Einstellungen im Schwingregelsystem des Prüfstandes umzusetzen.
Ein Prüfprofil für eine Mehrpunktregelung wird nicht berechnet, wenn dem ASPEN RoMi Verfahren nur eine Messdatei (s. oben) für die Profilerstellung zugeführt wurde. Dies könnte z.B. der Fall sein, wenn Messungen nur auf einer Route durchgeführt wurden (kein Routenmix)
d) Profile, welche die Schädigung auf einzelnen Routen oder auf dem gesamten Routenmix abdecken
Werden Messungen an mehreren verschiedenen auslegungsrelevanten Routen eines Routenmix durchgeführt, werden im ASPEN RoMi Verfahren Profile erstellt, welche die Schädigung sowohl auf jeder einzelnen Route, als auch auf dem gesamten Routenmix abdecken. Dies geschieht in einem Durchlauf des Verfahrens.
• Einzelne Routen
Die Profile PR_V,k, PR_MP, erstellt aus den extrapolierten, jedoch nicht superponierten PSS, decken die Fahrdauer T_Ri nur auf einer betrachteten Route i ab. Sie berücksichtigen weder Fahrten auf anderen Routen des Routenmix, noch decken sie die volle geforderte Bauteillebensdauer T_LD ab (es wird nach wie vor angenommen bzw. vorausgesetzt, dass das Bauteil für einen kompletten Routenmix ausgelegt werden soll). Außerdem, da T_Ri < T_LD, ist ein solches Profil schwächer, als das Profil, welches den kompletten Routenmix, und somit die geforderte Bauteillebensdauer abdeckt. Deswegen dürfen Profile, welche die Fahrdauer T_Ri nur auf einzelnen Routen eines Routenmix abdecken, für eine praktische Schwingungserprobung eher nachrangiger Bedeutung sein. Unter diesem Gesichtspunkt bilden diese Profile nur ein Nebenergebnis der Profilerstellung des ASPEN RoMi Verfahrens.
Trotzdem haben die Profile PR_V,k, PR_MP, erstellt aus den extrapolierten, nicht superponierten PSS, eine wichtige praktische Bedeutung. Oben (s. letzten Absatz im Unterabschnitt „Extrapolation der PSS für Routenfahrten“) wurde bereits auf die Möglichkeit (und Zweckmäßigkeit) der Nutzung dieser PSS für den Vergleich der Härte verschiedener Routen eines Routenmix hingewiesen. Mit Hilfe der aus diesen PSS erstellten Profile kann nun diese Aufgabe auf eine andere Weise gelöst werden. Wenn PR_V,k bzw. PR_MP, berechnet für eine gleiche Messstelle bzw. für die gleichen Messstellen aus Fahrten auf verschiedenen Routen, übereinander (z.B. grafisch) gelegt werden, kann man Schlussfolgerungen ziehen, welche Route in welchem Frequenzbereich für die betrachtete(n) Stelle(n) zu einem härteren Profil in einer Schwingungserprobung führt, als die einer anderen Route. Ein härteres Profil bedeutet eine größere (Pseudo- )Schädigung. Dabei ist jedoch wieder zu beachten, dass die Fahrdauern auf verschiedenen Routen ggf. ungleich sind: T_R1 ≠ T_R2 ≠ T_R3 etc.
• Routenmix
Nur die Profile PR_V,k, PR_MP, erstellt aus den extrapolierten und superponierten PSS, decken die Fahrdauer auf dem gesamten Routenmix und somit die volle vorgegebene Lebensdauer T_LD des Bauteils ab. Somit bilden sie das Hauptergebnis der Profilerstellung des ASPEN RoMi Verfahrens. Bei jedem Profil ist dieses Ergebnis allerdings nur im Fall der Profilregelung an einer entsprechenden, konkreten Stelle (für ein Einzelprofil PR_V,k), oder an den mehreren entsprechenden Stellen (für das Profil PR_MP) zutreffend. Dies sind verschiedene Stellen (am Bauteil oder an seinen Halterungen), deren Signale für die Erstellung der Profile PR_V,k, PR_MP genutzt wurden.
Die Zugehörigkeit der Profile zu den Gruppen a) - d) ergibt sich aus den Eingangsdaten und der Festlegung der Berechnungsparameter.
Die Merkmale aus den Gruppen a) - d) sind sich nicht widersprechend. Jedes erstellte Profil enthält ein Merkmal aus jeder Gruppe. Z.B. kann ein Prüfprofil hinsichtlich der Art der generierten Schwingungen ein Sweepprofil, hinsichtlich der Wahl der Stellen für seine Regelung/Anwendung - ein Anregungsprofil, hinsichtlich der Zahl der Regelstellen - ein Profil für die Mehrpunktregelung sein, und dabei gleichzeitig die Fahrdauer nur auf einer Route oder auf dem gesamten Routenmix abdecken. Alle diese Profile sind einsatzfähig, die Wahl eines Profils daraus für eine praktische Durchführung der Vibrationserprobung trifft der Sachbearbeiter.
ASPEN-Transformation:
Hier werden Formeln für die Umrechnung der PSS, berechnet mit dem ASPEN-Verfahren aus den Routenfahrten (d.h. Pseudo-Schädigung, die das Bauteil im Fahrbetrieb erfährt), in die schädigungsäquivalenten Profilamplituden angegeben. Dafür wurden im ASPEN-Verfahren einfache, nicht iterative, analytische Formeln (3.16) und (3.17) entwickelt. Sie wurden ASPEN-Transformation (AT) genannt und sind im PRGN-Algorithmus umgesetzt (s. oben).
In den beiden Varianten gilt die AT nur für eine einfache Wöhlerlinie. Diese wird durch die Gleichung (3.8) beschrieben. Wie man den Formeln (3.16), (3.17) entnimmt, ist die gesuchte Profilhöhe in diesem Fall nur vom Neigungskoeffizienten k_WL, jedoch nicht von der Abszisse oder Ordinate des Stützpunktes der Wöhlerlinie abhängig.
Welche Formel genutzt wird, ist nur vom Typ des zu erstellenden Profils abhängig. Dabei werden zwei Profiltypen unterschieden:
a) Rauschprofile
Ein solches Profil setzt eine stochastische Schwingungsanregung voraus, es wird durch ein LDS beschrieben. Die AT für die Berechnung der Höhe des LDS eines Rauschprofils bei einer Frequenz f lautet: $P S D_{U} (f) = P S D_{R e f} (f) \times {[\frac{D_{U} (f)}{D_{R e f} (f)}]}^{(\frac{2}{k_{W L}})}$
wobei

PSDU(f): die gesuchte Höhe des LDS des Rauschprofils,

PSDRef(f): die Höhe des LDS des stochastischen Referenzsignals,
DU(f): die Ordinate des PSS, welche für stochastische Schwingung mit dem gesuchten LDS PSD_U zustande kommt,
DRef(f): die Ordinate des PSS des Referenzsignals mit dem LDS PSD_Ref(f),
kWL: Neigungskoeffizient der Wöhlerlinie.

Die AT (3.16) bestimmt die Höhe des LDS PSD_U einer stochastischen Schwingung bei einer Frequenz f, um den definierten (geforderten) Schädigungswert D_U bei dieser Frequenz zu erhalten. Für die Berechnung des LDS PSD_U aus D_U wird ein bekannter Zusammenhang genutzt, dass eine andere stochastische Schwingung (das Referenzsignal genannt) mit dem LDS PSD_Ref bei der gleichen Frequenz den Schädigungswert D_Ref erzeugt. Diesen Zusammenhang erhält man durch ein Vorgehen, welches das Generieren eines zum Profiltyp passenden Referenzsignals (hier: eines stochastischen Schwingungssignals) mit dem bekannten LDS PSD_Ref und die Berechnung seines Schädigungswertes D_Ref bei jeder Frequenz beinhaltet, s. den rechten Teil des Diagrammes in 4. Ausführlich ist dieses Vorgehen oben beschrieben.
Die Berechnung PSD_U(f) in (3.16) erfolgt für jede Schwingungsfrequenz f individuell, unabhängig von einer anderen Frequenz.
In den Formelbezeichnungen des Abschnitts, in welchem der PRGN-Algorithmus beschrieben ist (s. Abschnitt mit der Überschrift „Beschreibung“ oben) sind D_U(f) = D_U,k(f), PSD_U(f) = PR_U,k(f) (der Index k ist weggelassen, da es sich bei (3.16) um ein beliebiges Signal handelt), D_Ref(f) = D_r,EX(f).
Weiter unten wird die Formel (3.16) mathematisch bewiesen. Dies basiert auf der Betrachtung des Verhältnisses zwischen den LDS und den PSS eines ergodischen, normalverteilten Rauschsignals und seiner skalierten Kopie.
b) Sweepprofile
Ein solches Profil setzt eine harmonische Schwingungsanregung voraus; es wird durch die Abhängigkeit der Amplitude S eines solchen harmonischen Schwingungssignals von seiner augenblicklichen Frequenz f, d.h. als ein AFV S(f) beschrieben.
Die AT für die Berechnung des AFV eines Sweepprofils (bestehend aus einem Einzelsweep) bei einer Frequenz f lautet: $S_{U} (f) = S_{R e f} (f) \times {[\frac{D_{U} (f)}{D_{R e f} (f)}]}^{(\frac{1}{k_{W L}})}$
wobei

SU(f): die gesuchte Amplitude des AFV des Sweepprofils,

SRef(f): die Amplitude des AFV des monoharmonischen Referenzsignals,
DU(f): die Ordinate des PSS, welche für monoharmonische Schwingung mit der gesuchten Amplitude S_U zustande kommt,
DRef(f): die Ordinate des PSS des Referenzsignals mit dem AFV S_Ref(f),
kWL: Neigungskoeffizient der Wöhlerlinie.

Die AT (3.17) bestimmt die Amplitude S_U einer monoharmonischen Schwingung bei einer Frequenz f, um den definierten (geforderten) Schädigungswert D_U bei dieser Frequenz zu erhalten. Für die Berechnung des AFV S_U aus D_U wird ein bekannter Zusammenhang genutzt, dass eine andere monoharmonische Schwingung (das Referenzsignal genannt) mit der Amplitude S_Ref bei der gleichen Frequenz den Schädigungswert D_Ref erzeugt. Diesen Zusammenhang erhält man durch ein Vorgehen, welches das Generieren eines zum Profiltyp passenden Referenzsignals (hier: eines Einzelsweepsignals) mit der bekannten Amplitude S_Ref und die Berechnung seines Schädigungswertes D_Ref bei jeder Frequenz beinhaltet, s. den rechten Teil der Diagramme in 1 und 4. Ausführlich ist dies weiter unten beschrieben.
Die Berechnung S_U(f) in (3.17) erfolgt für jede Schwingungsfrequenz f individuell, unabhängig von einer anderen Frequenz.
In den Formelbezeichnungen des Abschnitts, in welchem der PRGN-Algorithmus beschrieben ist (s. Abschnitt mit der Überschrift „Beschreibung“ oben) sind D_U(f) = D_U,k(f), S_U(f) = PR_U,k(f) (der Index k ist weggelassen, da es sich bei (3.17) um ein beliebiges Signal handelt), D_Ref(f) = D_r,EX(f).
Außer der Einzelsweepprofile ist die AT (3.17) auch auf die Erstellung der folgenden Profile anwendbar:

i) Profile für Verweildauererprobung mit monoharmonischer Anregung bei einer festen Frequenz (Festfrequenzsinus); diese können als ein Sonderfall der Einzelsweepprofile betrachtet werden, wenn die Sweepfrequenz konstant bleibt, und
ii) Profile mit Multisweep-Anregung.

Im Fall ii) besteht die Einschränkung des ASPEN Verfahrens darin, dass sich Frequenzbänder der einzelnen Sweeptöne eines Multisweepprofils nicht überschneiden dürfen. Diese Einschränkung führt dazu, dass, auch im Fall eines Multisweepprofils, bei jeder Frequenz immer nur ein Einzelsweepprofil definiert ist. Daher behält die Formel (3.17) auch für diesen Fall ihre Gültigkeit.
Weiter unten wird die Formel (3.17) mathematisch bewiesen. Dies basiert auf der Betrachtung des Verhältnisses zwischen den Amplituden und den PSS eines monoharmonischen Zeitsignals mit fester Frequenz und seiner skalierten Kopie.
Konzept des Referenzsignals:
Wie bereits oben erwähnt, entsteht bei allen schädigungsbasierten Profilerstellungsverfahren das Problem der Umrechnung der Schädigungszahlen, die das Bauteil im Fahrbetrieb erfährt, in die schädigungsäquivalenten Amplituden des Prüfprofils. Die Schwierigkeit besteht hier darin, dass für eine nichtrekursive Durchführung einer solchen Umrechnung das Verhältnis zwischen diesen beiden Größen bekannt sein muss. Im ASPEN-Verfahren wird dieses Problem auf Basis des Konzeptes des Referenzsignals und der AT gelöst. Die AT, beschrieben durch die Formeln (3.16) und (3.17), wurde in Abschnitt „ASPEN-Transformation“ betrachtet. Hier wird das Konzept des Referenzsignals behandelt.
Grundsätzlich beruht es darauf, dass, je nach dem Profiltyp, ein speziell definiertes Zeitsignal selbstständig; generiert, sein PSS berechnet und auf die festgelegte Dauer der Vibrationserprobung extrapoliert wird - s. den rechten Teil des Diagramms in 4 (die Generierung dieses Signals kann verfahrensintern oder -extern erfolgen). Da die Amplitude (oder das LDS) dieses Signals von vornherein festgelegt wurde, und sein PSS berechnet wird, löst dieses Vorgehen das oben beschriebenes Problem - das für die Umrechnung eines PSS in die schädigungsäquivalenten Profilamplituden benötigte Verhältnis zwischen diesen beiden Kenngrößen wird dadurch bei jeder Frequenz bekannt. Ein so generiertes Signal ist im ASPEN-Verfahren das Referenzsignal genannt. Seine Art muss zwingend der Art des zu erstellenden Prüfprofils entsprechen. Z.B. muss es als ein Sweep bei der Berechnung eines Sweepprofils, oder als ein stochastisches Signal für den Fall der Berechnung eines Rauschprofils generiert werden.
Im Einzelnen sieht das Konzept des Referenzsignals für die Erstellung eines Prüfprofils im ASPEN-RoMi-Verfahren die Ausführung folgender Schritte vor:
a) Festlegung des Profiltyps und -parameter
Spätestens zu diesem Zeitpunkt der Profilerstellung muss man sich auf den Typ des zu erstellenden Prüfprofils, und die Dauer der Vibrationserprobung T_VT festlegen (Hinweis: der Prüffrequenzbereich f_unt, ..., f_ob musste bereits früher, für die FDDC-Auswertung der während der Routenfahrten gemessenen Signale gewählt werden - s. oben Die Typen der mit dem ASPEN Verfahren erstellbaren Profile sind:

• Sweepprofile (Einzel- oder Multisweep)
• Profile für eine Verweildauererprobung (Sinusanregung mit einer festen Frequenz), und
• Rauschprofile (Erprobung mit stochastischer Schwingungsanregung).

b) Generieren des Referenzsignals
Abhängig von dem oben gewählten Profiltyp und -parametern wird nun ein Referenzsignal generiert, und zwar:

• Sweepprofile
- • Bei Einzelsweepprofilen - das Referenzsignal wird im gesamten Prüffrequenzbereich f_unt, ..., f_ob als ein Einzelsweep der gewählten Art (linear, logarithmisch), mit der Amplitude S_Ref , Durchstimmrate R und Dauer t_r generiert. Die Dauer t_r muss eine ganze Zahl der halben Sweepzyklen (dies ist die Durchlaufzeit von der unteren zu der oberen Frequenz eines Gleitsinussignals) enthalten. Die Amplitude S_Ref darf beliebig gewählt werden, sie muss jedoch im gesamten Frequenzbereich f_unt, ..., f_ob konstant sein.
- • Bei Multisweepprofilen - das Referenzsignal besteht hier aus n_Swp einzelnen Sweeptönen (n_Swp = 2; 3; 4; ...); jeder von ihnen ist in einem eigenen Frequenzband definiert, mit der folgenden Aufteilung [f_Swp,1; f_Swp,2],..., [f_Swp,l-1; f_Swp,l], l = n_Swp+1(f_Swp,1 = f_unt, f_Swp,l = f_ob); zusammen decken sie den gesamten Prüffrequenzbereich f_unt, ..., f_ob ab. Dabei dürfen sich die einzelnen Frequenzbänder nicht überschneiden. Die Art (linear, logarithmisch), die Amplitude S_Ref und die Durchstimmrate R müssen für jeden Sweepton gleich gewählt werden (bez. der Durchstimmrate R gewährleistet diese Bedingung, dass alle Einzelsweep eine gleiche Durchlaufzeit des eigenen Frequenzbandes haben, d.h. zeitsynchron laufen). Auch hier muss die Dauer t_r eine ganze Zahl der halben Sweepzyklen betragen, und die Amplitude S_Ref im gesamten Frequenzbereich f_unt, ..., f_ob konstant sein.
• Profile für Verweildauererprobung Dies ist der einfachste Fall - das Referenzsignal wird hier als eine monoharmonische Schwingung der gewählten Dauer t_r (bevorzugt mind. 1000 Perioden der Sinusschwingung) mit einer festen Frequenz f_Ref. generiert; diese ist die Prüffrequenz. Die Amplitude S_Ref der Schwingung kann, wie für die Sweepprofile, beliebig gewählt werden.
• Rauschprofile Das Referenzsignal wird hier als ein stationäres stochastisches Signal mit einer über den gesamten Prüffrequenzbereich konstanten Leistungsdichte PSD_Ref, d.h. als ein Weißes Rauschen generiert; der Wert des LDS PSD_Ref darf beliebig gewählt werden. Was die Dauer t_r dieser Schwingung betrifft, sollte sie möglichst groß sein, um die Abweichung zwischen dem tatsächlichen LDS des Referenzsignals und dem vorgegebenen Wert PSD_Ref zu reduzieren. In der Praxis hat sich die Signaldauer t_r = 400s als ausreichend lang erwiesen. Wenn ein solches Rauschsignal mit Hilfe von PC-gestützter Signalbearbeitungssoftware (z.B. Matlab, Famos, Labview etc.) erzeugt wird, können die dort verfügbaren Funktionen der Generierung der Zufallszahlen dafür genutzt werden (z.B. heißt diese Funktion in Famos „Random“, sie liefert ein digitales Weißes-Rauschen-Signal im Frequenzband bis Nyquist-Frequenz).

c) Berechnung des PSS
Nachdem das Referenzsignal r(t) auf die oben beschriebene Weise erzeugt wurde, wird dessen PSS D_r(f) berechnet. Dafür wird der FDDC-Algorithmus noch einmal ausgeführt, s. den Rechenblock 13 im rechten Teil des Diagramms in 4. Es müssen dabei die gleichen Berechnungsparameter genutzt werden, wie für die Berechnung der PSS der Signale aus den Routenmixfahrten (s. oben). Insbesondere betrifft das die Konfiguration der Bandpassfilter, sowie die Klassier- und die Wöhlerlinienparameter.
d) Extrapolieren des PSS
Das im vorigen Punkt berechnete PSS D_r(f) gilt für die Dauer t_r des erzeugten Referenzsignals. Um ein schädigungsäquivalentes Profil mit ASPEN Verfahren zu berechnen, werden jedoch die Schädigungszahlen benötigt, welche sich in der gesamten Schwingungserprobung der Dauer T_VT (rechnerisch) einstellen würden. Dafür wird das PSS D_r(f) auf diese Dauer T_VT extrapoliert. Dies geschieht durch eine erneute Ausführung des SPEX-Algorithmus, s. den Rechenblock 14 im rechten Teil des Diagramms in 4. Der Extrapolationsalgorithmus wird darin durch die Formel (3.5) beschrieben, der dafür benötigte Extrapolationsfaktor k_r wird nach (3.6) bestimmt.
Das extrapolierte PSS D_r,EX(f), welches für die festgelegte Dauer T_VT der Schwingungserprobung (rechnerisch) gilt, bildet das Ergebnis aller Berechnungen für das Referenzsignal. Dieses PSS wird weiter im PRGN-Algorithmus für die Bestimmung der Profilamplituden verwendet (s. Abschn. „Beschreibung“, Unterabschnitt „Beschreibung des PRGN-Algorithmus“, Punkt a)).
Praktische Hinweise:
Grundsätzlich stehen für das Generieren des Referenzsignals folgende Möglichkeiten zur Verfügung:

• Generierung als ein reales Schwingungssignal auf einem Vibrationsprüfstand, ausgestattet mit einem geeigneten Regelungssystem. Da das Referenzsignal nur dafür notwendig ist, ein Verhältnis zwischen seinen Amplituden (oder dem LDS) und dem Schädigungsmaß für das Prüfprofil eines bestimmten Typs auszurechnen, ist das Aufstellen des Prüflings dafür nicht erforderlich. Das nötige Schwingungssignal kann auf einer leeren Shakerplatte, d.h. ohne Prüfling, aufgezeichnet werden. Dies gilt unabhängig davon, ob es sich bei der aktuellen Prüfprofilberechnung um ein Anregungs- oder Reaktionsprofil handelt.
• Generierung als ein fiktives, digitales Signal in einem PC-gestützten Signalbearbeitungstool (z.B. in Matlab, Famos, Labview etc.). Dies ist eine alternative, zeitsparende und kostengünstige Möglichkeit, da es dafür weder ein Vibrationsprüfstand für die Schwingungserzeugung noch ein Messsystem für die Signalaufzeichnung notwendig sind. Dabei können - formal gesehen - die Amplituden eines so erzeugten Referenzsignals jede beliebige, oder sogar gar keine Einheit haben, da das Signal fiktiv ist. Für eine korrekte Arbeit mit ASPEN Verfahren muss jedoch den Ordinaten des erzeugten Referenzsignals unbedingt eine gleiche Einheit zugewiesen werden, wie die Einheit der Ordinaten der Signale aus den Routenfahrten ist, für welche Prüfprofile erstellt werden sollen. Entsprechend muss auch die Einheit für die Amplitude S_Ref bzw. für das LDS PSD_Ref des zu erzeugenden digitalen Referenzsignals gewählt werden, und zwar:
- ◯ die Einheit der Amplitude S_Ref für die Erzeugung des Referenzsignals vom Typ Sweep (im Fall der Erstellung eines Einzel- oder Multisweepprofils) oder vom Typ einer harmonischen Schwingung mit einer festen Frequenz (im Fall der Erstellung eines Profils für eine Verweildauererprobung) muss der Einheit der Signale aus den Routenfahrten, für welche Prüfprofile zu erstellen sind, gleich sein (z.B. die Einheit S_Ref für die Größe Beschleunigung - m/s²)
- ◯ die Einheit des LDS PSD_Ref für die Erzeugung des Weißen-Rauschen-Referenzsignals muss der Einheit der zu erstellenden Rauschprofile gleich sein (z.B. die Einheit PSD_Ref für die Größe Beschleunigung, welche in m/s² gemessen wurde - (m/s²)²/Hz).

Weitere Hinweise:

• es muss darauf geachtet werden, dass die für die Generierung des Referenzsignals genutzten Signalparameter (z.B. die Sweep-Durchstimmrate, die Zahl der einzelnen Sweeptöne und ihre Frequenzbänder) denjenigen identisch sind, welche bei der späteren Umsetzung des erstellten Prüfprofils auf einer Schwingprüfanlage für die Vibrationserprobung des Prüflings tatsächlich verwendet werden
• für die Erstellung eines Anregungs- und Reaktionsprofils, welche sich auf einen Prüfling beziehen und in seiner Vibrationserprobung zusammen verwendet werden, kann dasselbe, einmal generierte Referenzsignal genutzt werden.

Weitere Erläuterungen/Anlagen:
Extrapolation und Superposition der PSS bei mehreren Messdateien pro Fahrroute:

Hier wird ein Sonderfall für die Extrapolation und Superposition der PSS im ASPEN-RoMi-Verfahren behandelt, wenn mehrere Messdateien pro gefahrene Route vorliegen. Dies kann z.B. dann der Fall sein, wenn die Speicherung des gesamten zu vermessenden Abschnitts auf dieser Route in einer Datei eine zu große Datenmenge ergeben würde. Deswegen kann der Messingenieur eine Entscheidung treffen, während der Routenfahrt die Messung mehrmals auszulösen und zu stoppen. Für weitere Ausführungen in diesem Unterabschnitt wird angenommen, dass die Daten jedes Messintervalls in je einer separaten Messdatei gespeichert werden.
Die Aufteilung der Messdaten in mehrere Messdateien kann auch nachträglich gemacht werden, beispielsweise um die Größe einer Messdatei zu reduzieren. Da im SPEX-Modul für jede Messdatei die Fahrzeit, auf welche die PSS der Zeitsignale dieser Datei extrapoliert werden, individuell vorgegeben wird, darf sie für eine solche Datei natürlich nicht als die gesamte Fahrzeit T_Ri auf der vermessenen Route angegeben werden. Vielmehr muss die gesamte Fahrzeit T_Ri zwischen mehreren Abschnitten der Route aufgeteilt werden, wobei, wie im vorigen Absatz erwähnt, laut Annahme, pro Routenabschnitt eine Messdatei vorliegt. Die Summe der Fahrzeiten auf allen Teilabschnitten sollte sinngemäß die gesamte Fahrzeit auf der Route T_Ri ergeben.
Diese Ausführung soll an einem folgenden Zahlenbeispiel verdeutlicht werden. Angenommen, auf zwei Abschnitten einer Fahrtroute i der Dauer 1000s und 1500s wurde eine Beschleunigungsgröße γ(t) gemessen, und in 2 separaten Messdateien gespeichert. Die Signale der beiden Abschnitte werden γ_i,1(t) und γ_i,2(t), die entsprechenden Messdauern - t_γi,1 und t_γi,2 bezeichnet. Demnach betragen sie t_γi,1 = 1000s, t_γi,2 = 1500s, die volle Fahrdauer auf der betrachteten Route i im Rahmen eines Routenmix zum Abdecken der gesamten Lebensdauer wird beispielsweise T_Ri = 5000h angenommen.
Die Arbeit mit den FDDC- und SPEX-Modulen des ASPEN RoMi Verfahrens erfolgt dabei folgendermaßen. Zuerst werden die beiden Messdateien dem FDDC-Modul zugeführt und aus den beiden Signalen γ_i,1(t) und γ_i,2(t) die 2 PSS D_γi,1(f) und Dγ_i,2(f) berechnet. Diese PSS werden ebenfalls in einzelnen Dateien gespeichert. Nun werden sie dem SPEX-Modul für die Extrapolation zugeführt. Da sich die beiden PSS D_γi,1(f) und D_γi,2(f) wieder in zwei separaten Dateien befinden, werden sie separat extrapoliert, und der Extrapolationsalgorithmus benötigt dafür die Angabe der 2 verschiedenen Fahrzeiten T_Ri,1, T_Ri,2. Diese sind die Dauern der Fahrten auf dem Abschnitt der Route i, auf welchem jedes Messsignal γ_i,1(t) und γ_i,2(t) aufgezeichnet wurde. Ihr Verhältnis zueinander darf beliebig gewählt werden, es sollte lediglich sichergestellt werden, dass deren Summe die gesamte Fahrzeit auf der Route beträgt: T_Ri = T_Ri,1 + T_Ri,2. Wahrscheinlich bestünde eine sinnvolle Wahl T_Ri1, T_Ri,2 darin, dass sie in einem gleichen Verhältnis stehen, wie die Messdauern: T_Ri,1 / T_Ri,2 = t_γi,1 / t_γi,2. Bei einer solchen Wahl betragen T_Ri,1 = 2000h, T_Ri,2 = 3000h, und T_Ri = T_Ri,1 + T_Ri,2 = 5000h.
Insofern wird im SPEX-Modul das PSS D_γi,1 zu D_γi,1,EX und D_γi,2 zu D_γi,2,EX extrapoliert. Das extrapolierte PSS D_γi,1EX gilt für die Fahrdauer T_Ri,1 (auf dem ersten Abschnitt der Route i), das extrapolierte PSSD_γi,2,EX - für die Fahrdauer T_Ri,2 . Das PSS D_γi,EX, welches für die volle Fahrzeit T_Ri = 5000h auf der gesamten Route i gilt, wird im SPEX-Modul erst durch die Superposition berechnet: D_γi,EX. = D_γi,1,EX + D_γi,2,EX. Es bildet das Hauptergebnis der SPEX-Berechnungen für das betrachtete Fallbeispiel.

Beweis der ASPEN-Transformation:
Der mathematische Beweis der AT, s. Formeln (3.16) und (3.17), basiert auf der Herleitung des Zusammenhanges zwischen den Amplituden (oder LDS) und den PSS, berechnet für zwei skalierte Kopien eines beliebigen Zeitsignals unter Nutzung einer einfachen, durch die Gleichung (3.8) beschriebenen Wöhlerlinie. Dieser Zusammenhang wird zuerst aufgestellt. Danach folgt der Beweis der Formeln (3.16) und (3.17).
Beziehung zwischen den PSS der zwei skalierten Signale:
Es wird ein beliebiges Zeitsignal a(t) betrachtet. Das PSS dieses Signals, ermittelt mit dem FDDC-Algorithmus des ASPEN-Verfahrens für eine einfache Wöhlerlinie (s. oben), wird durch D_a(f) bezeichnet. Das Multiplizieren der Signalamplituden mit einem festen Faktor (der Konstanten) p führt zu einem neuen Signal b(t) = a(t) · p. Verwendet man für die Berechnung des PSS D_b(f) des Signals b(t) mit dem FDDC-Algorithmus eine gleiche Wöhlerlinie, stehen die PSS der beiden Signale a(t) und b(t) in einer folgenden Relation zueinander $D_{b} (f) = D_{a} (f) \times p^{k_{W L}}$
wobei k_WL - der Neigungskoeffizient der Wöhlerlinie.
Beweis der Gleichung (4.1):

Angenommen, das Signal a(t) wurde mit einem Zählverfahren klassiert. Infolgedessen liegt für jeden Lasthorizont (d.h. für eine Amplitude) a_i eine zugehörige Schwingspielzahl N_OP(a_i) vor. a_i kann auch die SMA sein, wenn das genutzte Zählverfahren neben der Amplitude auch das Mittelwert jedes Spiels ermittelt (z.B. das Rainflow-Zählverfahren). Die Werte [a_i; N_OP(a_i)] bilden ein Lastkollektiv. In 8 es schematisch als dunkelbraune kontinuierliche Kurve dargestellt. Der Schädigungsbetrag jeder Amplitude a_i wird nach (3.7) berechnet $D (a_{i}) = \frac{N_{O P} (a_{i})}{N (a_{i})}$
wobei N(a_i) - Ausfallspielzahl für die Amplitude a_i (sodass [a_i; N(a_i)] ein Punkt der Wöhlerlinie ist, s. 8).
Die Gesamtschädigungszahl für alle Amplituden des Lastkollektivs, welches beispielsweise n Amplitudenstufen besitzt (i = 1, ..., n), ergibt sich dann nach (3.9) als: $D_{G S} (a) = \sum_{i = 1}^{n} D (a_{i}) = \sum_{i = 1}^{n} \frac{N_{O P} (a_{i})}{N (a_{i})}$
Für die Gesamtschädigungszahl des Signals b(t) kann auf die gleiche Weise eine folgende Beziehung aufgestellt werden: $D_{G S} (b) = \sum_{i = 1}^{n} D (b_{i}) = \sum_{i = 1}^{n} \frac{N_{O P} (b_{i})}{N (b_{i})}$
Das Lastkollektiv für das Signal b(t) ist in 8 schematisch als hellbraune gestrichelte Kurve dargestellt.
Betrachtet man eine beliebige Spielzahl N_OP(a_i) des Lastkollektivs für a_i, ist sie gleichzeitig die Spielzahl N_OP(b_i) des Kollektivs für b_i mit dem Verhältnis b_i = a_i · p, welches aufgrund der Signalskalierung b(t) = a(t) · p zustande kommt: N_OP(b_i) = N_OP(a_i) für b_i = a_i · p.
Außerdem liegen die Punkte [b_i; N(b_i)] und [a_i; N(a_i)] auf einer Wöhlerlinie, s. 8. Deswegen gilt für sie die Gleichung (3.8): ${(\frac{b_{i}}{a_{i}})}^{k_{W L}} = \frac{N (a_{i})}{N (b_{i})}$
Da b_i / a_i = p, kann diese Gleichung folgendermaßen umgeformt werden $N (b_{i}) = \frac{N (a_{i})}{p^{k_{W L}}}$
Nach dem Substituieren in (ii) anstelle N(b_i) des Ausdrucks (iii) und unter Berücksichtigung N_OP(b_i) = N_OP(a_i) ergibt sich für D_GS(b) $D_{G S} (b) = p^{k_{W L}} \times \sum_{i = 1}^{n} \frac{N_{O P} (a_{i})}{N (a_{i})}$
oder, unter Beachtung (i) $D_{G S} (b) = D_{G S} (a) \times p^{k_{W L}}$
Schließlich kann a(t) als Ausgangssignal eines schmalen Bandpasses, wie sie im FDDC-Algorithmus des ASPEN-Verfahrens definiert sind, betrachtet werden. Dann sind D_GS(b), D_GS(a) in (iv) die Ordinaten der PSS der Signale a(t) bzw. b(t) bei einer Frequenz, und die Beziehung (iv) gilt auch für die PSS.
Somit ist die Gleichung (4.1) bewiesen.

Herleitung der AT für den Fall eines Rauschprofils:
Die mathematische Herleitung der Formel (3.16) basiert auf einer folgenden Betrachtung. Angenommen, das Referenzsignal a(t) ist ein ergodisches normalverteiltes Rauschen mit dem LDS PSD_a(f) und dem PSS D_a(f). Dieses PSS wurde mit dem oben beschriebenen FDDC-Algorithmus ermittelt. Aus a(t) wird nun ein neues (Referenz-)Signal b(t) durch das Multiplizieren der Amplituden a(t) mit einer Konstanten p gebildet: b(t) = a(t) · p. Gesucht wird das LDS PSD_b(f) des Rauschsignals b(t), für welches sein PSS D_b(f) (Vorgabewert) beträgt.
Das LDS des ergodischen Signals a(t) der Dauer 7 kann durch quadrierten Betrag seiner Fourier-Transformierten FT_a(f) wie folgt berechnet werden [14]: $P S D_{a} (f) = (\frac{1}{T}) {| F T_{a} (f) |}^{2}$
Da b(t) seinerseits durch eine lineare Transformation aus dem ergodischen, normalverteilten Signal a(t) erhalten wurde, ist es ebenso ergodisch und normalverteilt [14]. Demnach gilt auch für b(t) $P S D_{b} (f) = (\frac{1}{T}) {| F T_{b} (f) |}^{2}$
Aus b(t) = a(t) · p folgt aufgrund der Linearität der Fourier-Transformation: FT_b(f) = p · FT_a(f). $Deswegen P S D_{b} (f) = p^{2} \cdot (1 / T) {| F T_{a} (f) |}^{2},$
oder $P S D_{b} (f) = p^{2} \times (\frac{1}{T}) {| F T_{a} (f) |}^{2}$
Außerdem gilt für die PSS der beiden Signale a(t) und b(t) das Verhältnis (4.1) (s. oben): $D_{b} (f) = D_{a} (f) \times p^{k_{W L}}$
Aus (ii) bekommt man für die Konstante p $p^{2} = {[\frac{D_{b} (f)}{D_{a} (f)}]}^{(\frac{2}{k_{W L}})}$
Das Substituieren des Ausdrucks für p² aus (iii) in (i) führt schließlich zum folgenden Ergebnis $P S D_{b} (f) = P S D_{a} (f) {[\frac{D_{b} (f)}{D_{a} (f)}]}^{(\frac{2}{k_{W L}})}$
Unter Beachtung anderer Bezeichnungen ist dieser Ausdruck identisch der Formel (3.16).
Herleitung der AT für den Fall eines Sweepprofils:
Aufgrund der Bedingung des ASPEN Verfahrens, oben genannt, ist es ausreichend, die Formel (3.17) nur für den Fall eines Einzelsweepprofils herzuleiten. Ein solches Profil bestimmt eine Gleitfrequenzsinusschwingung, bestehend aus einem Ton. Weiterhin kann sie für jedes hinreichend klein gewähltes Zeitintervall als eine monoharmonische Schwingung mit einer festen Frequenz angenommen werden. Daraus folgt eine weitere Vereinfachung, dass die AT (3.17) nur für den Fall einer monoharmonischen Schwingung mit einer festen Frequenz bewiesen werden muss.
Ein solches monoharmonisches (Referenz-)Signal a(t) mit einer festen Frequenz f wird nun betrachtet (die Frequenz f kann dabei beliebig sein). Der AFV von a(t) wird S_a(f), das PSS - als D_a(f) bezeichnet. Dieses PSS wurde mit dem oben beschriebenen FDDC-Algorithmus ermittelt. Aus a(t) wird nun ein neues (Referenz- )Signal b(t) durch das Multiplizieren der Amplituden a(t) mit einer Konstanten p gebildet: b(t) = a(t) · p. Gesucht wird der AFV S_b(f) des Signals b(t), für welches sein PSS D_b(f) (Vorgabewert) beträgt.
Da S_b(f) und S_a(f) die Amplituden der beiden Signale b(t) und a(t) sind, folgt aus b(t) = a(t) · p offensichtlich $S_{b} (f) = p \times S_{a} (f)$
Außerdem gilt für die PSS der beiden Signale a(t) und b(t) das Verhältnis (4.1) (s. oben): $D_{b} (f) = D_{a} (f) \times p^{k_{W L}}$
Aus (ii) bekommt man für die Konstante p $p = {[\frac{D_{b} (f)}{D_{a} (f)}]}^{(\frac{1}{k_{W L}})}$
Das Substituieren des Ausdrucks für p aus (iii) in (i) führt zum folgenden Ergebnis $S_{b} (f) = S_{a} (f) {[\frac{D_{b} (f)}{D_{a} (f)}]}^{(\frac{1}{k_{W L}})}$
Wenn a(t) in (iv) ein Referenzsignal für eine Sweeperprobung ist, und unter Beachtung anderer Bezeichnungen ist (iv) identisch der Formel (3.17).
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Der Schutzumfang wird durch die Patentansprüche definiert.
Literatur:

1. Köhler, M.; Jenne, S.; Pötter, K.; Zenner, H.: Zählverfahren und Lastannahme in der Betriebsfestigkeit. Springer, 205S., 2012
2. MBN 10438-2 „Dauerfestigkeit von schwingenden Motoranbauteilen - Absicherung für die Serie. Anforderungen und Vorgehensweise". Mercedes-Benz Werknorm, Ausgabe 2014-01, 22S
3. VW80200-1 „Motoranbauteile". Volkswagen AG Konzernnorm, Ausgabe 2009-03, 29S
4. DIN 30787-5 „Messen und Auswerten von mechanisch-dynamischen Belastungen. Teil 5: Ableitung von Prüfvorschriften". 09.2002, 20S
5. Cornelis, B.; Dendas, B.; Carrella, A: „Qualification testing of racecar equipment subject to engine-induced vibrations: how to derive a test profile using a mission synthesis procedure", Siemens Industry Leuven. In: IMAC XXXV, Garden Grove, USA, 30.01.-02.02.2017 (URL:
- https://www.researchgate.net/publication/313368832_A_Mission_Synthesis_pr ocedure_for_Sine-on-Random_excitations_in_a_helicopter_application)
6. Halfpenny, A: „Accelerated Vibration Testing Based on Fatigue Damage Spectra". nCode International, 2009 (nCode publication, URL:
- https://www.ncode.com/images/GlyphWorks/Downloads/Whitepaper_nCode_ AHP_AcceleratedVibrationTestingBasedonFatigueDamageSpectra_v2-Halfpenny.pdf)
7. Halfpenny, A.; Kihm, F.: „Mission Profiling and Test Synthesis Based on Fatigue Damage Spectra". 9th Int. Fatigue Congress, Atlanta, USA, 2006
8. Decker, M.; Kinscherf, S.; Hesse, R.; Dillinger, S.: „FatiResponse - Schädigungsäquivalenz in der Vibrationsprüfung". DVM-Workshop „Prüfmethodik für Betriebsfestigkeitsversuche in der Fahrzeugindustrie", Ottobrunn, 25.-26.01.2017
9. Decker, M.: „Ableitung schädigungsäquivalenter Leistungsdichtespektren für die Vibrationsprüfung unter Verwendung von Schädigungs-Antwort-Spektren". Dissertation, Heft 119, TU Darmstadt, Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik, 133S, 2018
10. Patent WO 98/14765 „Method to Specify Random Vibration Tests for Product Durability Validation“. Ford Motor Company, 1998
11. Patent US 005565618A „Method to Specify Sinusoidal Vibration Tests for Product Durability Validation“. Ford Motor Company, 1996
12. Patent EP 3433593 B1 „Method and System for Accelerated Fatigue Damage Testing of an Object“. Siemens Industry Leuven, 2016
13. Patent DE 10236735 A1 „Verfahren zur Generierung von zum Fahrbetrieb schädigungsäquivalenten Rauschprofilen zur Vibrationsprüfung von Fahrzeugkomponenten“. BMW AG München, 2002
14. Bendat, J; Piersol, A: Random Data. Analysis and Measurements Procedures. John Wiley, 566S., 1986
15. Haibach, E.: Betriebsfestigkeit. Verfahren und Daten zur Bauteilberechnung. Springer, 2. Auflage, 2002, 753S

Bezugszeichen

1.1, 1.2, ..., 1.n: Messsignale
2.1, 2.2, ..., 2.n: Pseudoschädigungsspektren
3: superponiertes Pseudoschädigungsspektrum
4: Prüfprofil (Routenmix)
5: Referenzsignal
6: extrapoliertes Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum
7.1, 7.2, ..., 7.n: extrapolierte Pseudoschädigungsspektren
8.1, 8.2, ..., 8.n: Prüfprofile (einzelne Routen)
9.1, 9.2, ..., 9.n: Messdateien
10: Pseudoschädigungs-Berechnungsparameter
11: Extrapolations- und Superpositions-Berechnungsparameter
12: Prüfprofil-Berechnungsparameter
13: Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungskomponente
14: Extrapolations-Subkomponente
15: Superpositions-Subkomponente
16: Prüfprofil-Generierungskomponente
17: Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum
18: Referenzsignal-Extrapolationsparameter

m: Zahl der Fahrtrouten
n: Zahl der Messgrößen, aufgezeichnet auf jeder Route
MSi,j, i = 1, ..., m, j = 1, ..., n: Messsignale
PSi,i, i = 1, ..., m, j = 1, ..., n: Pseudoschädigungsspektren
ESi,j, i = 1, ..., m, j = 1, ..., n: extrapolierte Pseudoschädigungsspektren
SSj, j = 1, ..., n: extrapolierte und superponierte Pseudoschädigungsspektren
PPi,j, i = 1, ..., m, j = 1, ..., n: Prüfprofile (einzelne Routen)
SPPj, j = 1, ..., n: Prüfprofile (Routenmix)
P1: Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozess
P2: Extrapolations- und Superpositionsprozess
P3: Prüfprofil-Generierungsprozess
P4: Referenzsignal-Verarbeitungsprozess
P5: Extrapolations-Subprozess
P6: Superpositions-Subprozess
S1: Signalfilterschritt
S2: Klassierungsschritt
S3: Umrechnungsschritt
S4: Teilschädigungsbeitrag-Berechnungsschritt
S5: Summenschädigungs-Berechnungsschritt
S6: Pseudoschädigungsspektrum-Bildungsschritt

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 Patentliteratur

WO 98/14765 [0194]
US 005565618 A [0194]
EP 3433593 B1 [0194]
DE 10236735 A1 [0194]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Köhler, M.; Jenne, S.; Pötter, K.; Zenner, H.: Zählverfahren und Lastannahme in der Betriebsfestigkeit. Springer, 205S., 2012 [0194]
MBN 10438-2 „Dauerfestigkeit von schwingenden Motoranbauteilen - Absicherung für die Serie. Anforderungen und Vorgehensweise“. Mercedes-Benz Werknorm, Ausgabe 2014-01, 22S [0194]
VW80200-1 „Motoranbauteile“. Volkswagen AG Konzernnorm, Ausgabe 2009-03, 29S [0194]
DIN 30787-5 „Messen und Auswerten von mechanisch-dynamischen Belastungen. Teil 5: Ableitung von Prüfvorschriften“. 09.2002, 20S [0194]
Cornelis, B.; Dendas, B.; Carrella, A: „Qualification testing of racecar equipment subject to engine-induced vibrations: how to derive a test profile using a mission synthesis procedure“, Siemens Industry Leuven. In: IMAC XXXV, Garden Grove, USA, 30.01.-02.02.2017 [0194]
https://www.researchgate.net/publication/313368832_A_Mission_Synthesis_pr ocedure_for_Sine-on-Random_excitations_in_a_helicopter_application [0194]
Halfpenny, A: „Accelerated Vibration Testing Based on Fatigue Damage Spectra“. nCode International, 2009 [0194]
https://www.ncode.com/images/GlyphWorks/Downloads/Whitepaper_nCode_ AHP_AcceleratedVibrationTestingBasedonFatigueDamageSpectra_v2-Halfpenny.pdf [0194]
Halfpenny, A.; Kihm, F.: „Mission Profiling and Test Synthesis Based on Fatigue Damage Spectra“. 9th Int. Fatigue Congress, Atlanta, USA, 2006 [0194]
Decker, M.; Kinscherf, S.; Hesse, R.; Dillinger, S.: „FatiResponse - Schädigungsäquivalenz in der Vibrationsprüfung“. DVM-Workshop „Prüfmethodik für Betriebsfestigkeitsversuche in der Fahrzeugindustrie“, Ottobrunn, 25.-26.01.2017 [0194]
Decker, M.: „Ableitung schädigungsäquivalenter Leistungsdichtespektren für die Vibrationsprüfung unter Verwendung von Schädigungs-Antwort-Spektren“. Dissertation, Heft 119, TU Darmstadt, Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik, 133S, 2018 [0194]
Bendat, J; Piersol, A: Random Data. Analysis and Measurements Procedures. John Wiley, 566S., 1986 [0194]
Haibach, E.: Betriebsfestigkeit. Verfahren und Daten zur Bauteilberechnung. Springer, 2. Auflage, 2002, 753S [0194]

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines Prüfprofils (4), umfassend - einen Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozess (P1), in dessen Rahmen aus einer Mehrzahl von Messsignalen (1.1, 1.2, ..., 1.n) mittels eines Spektrumberechnungs-Algorithmus eine Mehrzahl an Pseudoschädigungsspektren (2.1, 2.2, ..., 2.n) berechnet wird, sodass zu jedem Messsignal (1.1, 1.2, ..., 1.n) ein Pseudoschädigungsspektrum (2.1, 2.2, ..., 2.n) erzeugt wird, wobei jedes Messsignal (1.1, 1.2, ..., 1.n) vor Beginn des Verfahrens im Rahmen einer Routenfahrt eines Testfahrzeugs aufgezeichnet wurde, - einen Extrapolations- und Superpositionsprozess (P2), umfassend einen Extrapolations-Subprozess (P5) und einen Superpositions-Subprozess (P6), wobei im Rahmen des Extrapolations-Subprozesses (P5) jedes Pseudoschädigungsspektrum (2.1, 2.2, ..., 2.n) mit einer Proportionalitätskonstante multipliziert wird, sodass eine Mehrzahl an extrapolierten Pseudoschädigungsspektren (7.1, 7.2, ..., 7.n) erzeugt wird, wobei im Rahmen des Superpositions-Subprozesses (P6) die extrapolierten Pseudoschädigungsspektren (7.1, 7.2, ..., 7.n) aufaddiert werden, sodass ein superponiertes Pseudoschädigungsspektrum (3) entsteht, - einen Prüfprofil-Generierungsprozess (P3), in dessen Rahmen das Prüfprofil (4) generiert wird, - einen Referenzsignal-Verarbeitungsprozess (P4), in dessen Rahmen aus einem Referenzsignal (5) zunächst mittels des Spektrumberechnungs-Algorithmus zunächst ein Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum (17) berechnet wird und anschliessend das Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum (17) mit der Proportionalitätskonstante multipliziert wird, sodass ein extrapoliertes Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrum (6) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfprofil (4) im Rahmen des Prüfprofil-Generierungsprozesses (P3) auf Basis des superponierten Pseudoschädigungsspektrums (3) und des extrapolierten Referenzsignal-Pseudoschädigungsspektrums (6) generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle mit dem Verfahren berechneten Prüfprofile rechnerisch das Prinzip der Schädigungsäquivalenz bezogen auf die im Verfahren berechneten Pseudoschädigungsspektren erfüllen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzsignal-Verarbeitungsprozess (P4) parallel zum Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozess (P1) und/oder zum Extrapolations- und Superpositionsprozess (P2) abläuft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Messsignal (1.1, 1.2, ..., 1.n) einen zeitlichen Verlauf ein und derselben Messgrösse, typischerweise aufgezeichnet auf verschiedenen Routen eines Routenmix, beschreibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des Verfahrens mehrere Prüfprofile basierend auf einer Mehrzahl an Messsignal-Sätzen erzeugt werden, wobei jeder Messsignal-Satz einen zeitlichen Verlauf einer bestimmten Messgrösse beschreibt und/oder durch die Messung der Signale einer bestimmten Messgrösse auf dem Routenmix gewonnen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des Verfahrens (abhängig von der Aufgabe, den Eingangsdaten und den Einstellparametern) Prüfprofile mehrerer verschiedener Typen bzw. Profile mit verschiedenen Merkmalen, u.a. Anregungs- und Reaktionsprofile, Profile für Ein- und Mehrpunktregelung, sowie Profile, welche die Schädigung auf einzelnen Routen oder auf dem gesamten Routenmix abdecken, erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pseudoschädigungsspektrum-Berechnungsprozess (P1) folgende Schritte umfasst: - einen Signalfilterschritt (S1), in dessen Rahmen jedes Messsignal (1.1, 1.2, ..., 1.n) mittels einer Mehrzahl an Bandpässen gefiltert wird, sodass eine Mehrzahl an gefilterten Messsignalen entsteht, - einen Klassierungsschritt (S2), in dessen Rahmen aus jedem gefilterten Messignal mittels einer Klassierung ein Lastkollektiv gebildet wird, typischerweise dadurch, dass ein gesamter Amplitudenbereich jedes gefilterten Messsignals in Klassen aufgeteilt wird, wobei für die Amplitude jeder Klasse vorzugsweise mit einem Zählverfahren eine Zahl der Schwingspiele ermittelt wird, - einen Umrechnungsschritt (S3), in dessen Rahmen eine gegebenenfalls mittelwertbehaftete Amplitude jedes Schwingspiels zunächst in eine schädigungsäquivalente mittelwertfreie Amplitude umgerechnet wird, vorzugsweise mittels eines Haigh-Diagramms, und anschliessend die mittelwertfreien Amplituden in aufsteigender Reihenfolge sortiert werden, - einen Teilschädigungsbeitrag-Berechnungsschritt (S4), in dessen Rahmen für die Zahl der Schwingspiele bei jeder schädigungsäquivalenten mittelwertfreien Amplitude ein Teilschädigungsbeitrag berechnet wird, bevorzugt unter Verwendung einer Wöhlerlinie, - einen Summenschädigungs-Berechnungsschritt (S5), in dessen Rahmen für jedes gefilterte Messsignal die Teilschädigungsbeiträge zu einer Summenschädigung aufsummiert werden, wobei jede Summenschädigung als Pseudo-Schädigungszahl des jeweiligen gefilterten Messignals bezeichnet wird, und - einen Pseudoschädigungsspektrum-Bildungsschritt (S6), in dessen Rahmen aus den Pseudo-Schädigungszahlen dadurch die Pseudoschädigungsspektren (2.1, 2.2, ..., 2.n) gebildet werden, dass die Pseudo-Schädigungszahlen in Abhängigkeit der Bandpass-Mittenfrequenzen der Bandpässe dargestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des Prüfprofil-Generierungsprozesseses (P3) eine Berechnung eines Rauschprofils und/oder eine Berechnung eines Sweepprofils stattfindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des Prüfprofil-Generierungsprozesseses (P3) die Umrechnung der Schädigung in eine schädigungsäquivalente Prüfamplitude für die Erstellung eines Sweepprofils mit der speziellen Transformation in Form (3.17), die Umrechnung der Schädigung in ein schädigungsäquivalentes LDS für die Erstellung eines Rauschprofils mit der speziellen Transformation in Form (3.16) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erstellung eines Sweep- oder eines Rauschprofils die gesamte Struktur und der gesamte Berechnungsablauf des Verfahrens unverändert bleiben, mit Ausnahme der Zuführung auf einen Eingang des Verfahrens des Referenzsignals von jew. verschiedenem Typ sowie der Nutzung im Prüfprofil-Generierungsprozessess (P3) des Verfahrens der verschiedenen Umrechnungsformeln (3.17) oder (3.16).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein computerimplementiertes Verfahren ist.
System zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System bevorzugt geeignet ist, ein Verfahren zum Erzeugen eines Prüfprofils (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zumindest teilweise durchzuführen und/oder zu koordinieren und/oder zu steuern.
Computerprogramm umfassend Schritte, die bei einer Ausführung auf einem Computer diesen veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.
Computerlesbares Medium, dadurch gekennzeichnet, dass das computerlesbare Medium Computerprogrammcode zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 umfasst.