EP3069116A1 - Verfahren zum überprüfen eines bauelements - Google Patents

Verfahren zum überprüfen eines bauelements

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EP3069116A1
EP3069116A1 EP14790578.0A EP14790578A EP3069116A1 EP 3069116 A1 EP3069116 A1 EP 3069116A1 EP 14790578 A EP14790578 A EP 14790578A EP 3069116 A1 EP3069116 A1 EP 3069116A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
damage
component
fiber composite
deformation
plastic
Prior art date
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Ceased
Application number
EP14790578.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Juergen Krieger
Thilo SAUERTEIG
Nathanael Sutter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP3069116A1 publication Critical patent/EP3069116A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0033—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining damage, crack or wear

Definitions

  • the present invention relates to a method for checking a component.
  • the method is for determining damage of the component.
  • Hybrid structures are usually a combination of several materials, with one material usually completely obscuring the other material. Thus, a detection of damage to the hidden material is possible only with great effort.
  • Visual inspection, ultrasonic testing or thermography and other non-destructive testing methods are usually used to check such hybrid structures. However, all these methods are very unsafe (in particular visual inspection) and / or require specialized personnel and expensive equipment (especially ultrasonic testing, thermography) and therefore do not provide a satisfactory solution.
  • the object is achieved by a method for checking a component in which a plastic deformation is examined.
  • the device under test is a hybrid structure comprising a first body and a second body.
  • the plastic deformation of the second body is examined to determine a degree of deformation. If the degree of deformation exceeds a predefined reference value, damage to the first body is inferred.
  • a stability of the hybrid structure is achieved in that in particular the first body and the second body are mutually supported.
  • the invention provides that is inferred in a corresponding plastic deformation on a lack of support. If such a support is no longer or only limited kt be present, it is to close a damage to the hybrid structure, in particular the first body.
  • the dependent claims have preferred developments of the invention to the content.
  • the first body is surrounded by the second body.
  • the first body is completely surrounded by the second body.
  • according to the invention can be safely and reliably closed to damage the first body.
  • the first body is a fiber composite material.
  • Fiber composites are usually only plastically deformable to a small extent. Thus, from a certain elastic deformability of Component to assume that the fiber composite material is damaged.
  • the fiber composite material is a fiber composite plastic.
  • the fiber composite plastic is in particular a glass fiber composite plastic and / or a carbon fiber composite plastic. According to the invention, other fiber composites are possible, in particular aramid fiber composite plastic.
  • the plastic deformation of a component is examined, the second body is made of a metallic material.
  • Metallic materials are usually very good plastically deformable. This plastic deformability counteracts a supporting effect of the first body.
  • a damage of the first body which is recognizable by the method according to the invention, is a fraction of the first body.
  • the damage is a detachment of a bond of the first body with the second body.
  • other types of damage are possible, which can be seen with the method according to the invention.
  • the inventive method according to the particularly preferred embodiment therefore allows an extent of the damage and thus a scope of a possible repair to be estimated already on the basis of the plastic deformation of the second body.
  • the predefined reference value according to the invention is advantageously to be determined on the basis of the aterial parameters of the first body and / or of the second body. Furthermore, the reference value depends in particular on a geometry of the component and on the dimensions of the first body and the second body. Such a reference value can be found in particular by the plastic deformation of a reference component.
  • the invention relates to a use of the method that has been described above, for determining damage to components of a vehicle. Especially in workshops, it is often not possible to cope with the great effort that provides the state of the art for finding damage.
  • the method described above offers surprising advantages in determining damage to components of a vehicle. Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the accompanying figure. It shows;
  • FIG. 1 is a schematic view of a component to which the inventive method is applied according to an embodiment.
  • FIG. 1 shows a component 1 which comprises a first body 2 and a second body 3.
  • the component 1 is a strut which is formed from a hollow profile.
  • the first body 2 is a Faserverbundkun material, which is completely surrounded by a metallic material.
  • the resulting component 1 is therefore a hybrid structure, which is often used in vehicles because of their high tensile strength with equally low weight.
  • Figure 1 it is shown that the component 1 is damaged.
  • the first body 2 has a damage 4, since the fiber composite plastic is broken in one place.
  • a stability of the component 1 is no longer guaranteed.
  • the first body 2 is completely surrounded by the second body 3 and the second body 3 has only plastic deformation 5, such damage 4 can not be detected by visual inspection.
  • complex procedures would have to be used to identify the damage 4.
  • the inventive method according to the embodiment provides a very simple solution. Due to the plastic deformation 5 of the second body 3, a conclusion on the damage 4 is allowed. Since the plastic deformation 5 of the second body 3 exceeds a reference value, the damage 4 of the first body 2 can be assumed. Should the plastic deformation 5 not exceed the reference value, then it can be assumed that the first body 2 is intact.
  • the inventive method is therefore a simple and low-cost method to detect damage to components 1, which are used in particular in vehicles.
  • the inventive method according to the embodiment shown is a surprisingly simple alternative to the methods known from the prior art.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines Bauelements (1), wobei das Bauelement (1) eine Hybridstruktur aus einem ersten Körper (2) und einem zweiten Körper (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine plastische Verformung (5) des zweiten Körpers (3) untersucht wird und ein Grad der Verformung (5) bestimmt wird, wobei auf eine Beschädigung (4) des ersten Körpers (2) geschlossen wird, wenn der Grad der Verformung (5) einen vordefinierten Referenzwert überschreitet.

Description

Verfahren zum Überprüfen eines Bauelements
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines Bauelements, Insbesondere dient das Verfahren zum Bestimmen von Beschädigungen des Bauelements.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Schäden an Hybridstrukturen nur sehr schwer zu erkennen sind. Bei Hybridstrukturen handelt es sich üblicherweise um eine Kombination von mehreren Werkstoffen, wobei ein Werkstoff zumeist den anderen Werkstoff vollständig verdeckt. Somit ist ein Erkennen von Beschädigungen des verdeckten Werkstoffs nur mit großem Aufwand möglich. Zur Überprüfung von derartigen Hybridstrukturen werden üblicherweise Sichtprüfungen, Ultraschallprüfungen oder Thermographie sowie sonstige zerstörungsfreie Prüfverfahren eingesetzt. All diese Verfahren sind jedoch sehr unsicher (insbesondere Sichtprüfung) und/oder benötigen spezialisiertes Personal sowie teuere Gerätschaften (insbesondere Ultraschallprüfung, Thermographie) und bieten daher keine zufriedenstellende Lösung.
Alternativ zu den zerstörungsfreien Prüfverfahren sind zerstörende Prüfverfahren bekannt. Hierbei wird die Hybridstruktur örtlich geöffnet, um so Beschädigungen erkennen zu können. Jedoch ist auch hier der Aufwand sehr hoch. Insbesondere in Werkstätten für Kraftfahrzeuge ist es jedoch notwendig, Schäden an derartigen Hybridstrukturen schnell und aufwandsarm erkennen zu können. Der Stand der Technik kann hier keine zufriedenstellende Lösung anbieten.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das eine einfache und sichere Überprüfung von Bauelementen ermöglicht. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Demnach wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Überprüfen eines Bauelements, bei dem eine plastische Verformung untersucht wird. Das zu überprüfende Bauelement ist eine Hybridstruktur, die einen ersten Körper und einen zweiten Körper umfasst. Die plastische Verformung des zweiten Körpers wird untersucht, um einen Grad der Verformung zu bestimmen. Sollte der Grad der Verformung einen vordefinierten Referenzwert überschreiten, so wird auf eine Beschädigung des ersten Körpers geschlossen. Eine Stabilität der Hybridstruktur wird dadurch erreicht, dass sich insbesondere der erste Körper und der zweite Körper gegenseitig abstützen. Somit ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei einer entsprechenden plastischen Verformung auf eine mangelnde Stützung rückgeschlossen wird. Sollte eine derartige Stützung nicht mehr oder nur noch eingeschrän kt vorhanden sein, so ist auf eine Beschädigung der Hybridstruktur, insbesondere des ersten Körpers, zu schließen. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Vorteilhafterweise ist der erste Körper von dem zweiten Körper umgeben. Somit ist es nur mit großem Aufwand möglich, den ersten Körper auf Sicht zu überprüfen. Besonders bevorzugt ist der erste Körper vollständig von dem zweiten Körper umgeben . Hier ist es nicht mehr möglich, eine Überprüfung auf Sicht durchzuführen . Dennoch kann erfindungsgemäß sicher und zuverlässig auf eine Beschädigung des ersten Körpers geschlossen werden.
Bevorzugt ist der erste Körper ein Faserverbundwerkstoff. Faserverbundwerkstoffe sind üblicherweise nur in geringem Maße plastisch verformbar. Somit ist ab einer gewissen elastischen Verformbarkeit des Bauteils davon auszugehen, dass der Faserverbundwerkstoff beschädigt ist. Besonders bevorzugt ist der Faserverbundwerkstoff ein Faserverbundkunststoff. Der Faserverbundkunststoff ist insbesondere ein Glasfaserverbund kunststoff und/oder ein Kohlenfaserverbundkunststoff. Erfindungsgemäß sind auch weitere Faserverbundwerkstoffe möglich, wie insbesondere Aramidfaserverbund kunststoff.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die plastische Verformung eines Bauteils untersucht, dessen zweiter Körper aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist. Metallische Werkstoffe sind üblicherweise sehr gut plastisch verformbar. Dieser plastischen Verformbarkeit wirkt eine Stützwirkung des ersten Körpers entgegen . Somit ist bei einer gewissen Verformbarkeit des metallischen Werkstoffs davon auszugehen, dass die stützende Wirkung des ersten Körpers nicht vorhanden ist, so dass hier eine Beschädigung vorliegt. Bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass eine Beschädigung des ersten Körpers, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erkennbar ist, ein Bruch des ersten Körpers ist. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Beschädigung ein Lösen einer Verklebung des ersten Körpers mit dem zweiten Körper ist. Ebenso sind weitere Beschädigungsarten möglich, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erkennbar sind. Besonders bevorzugt sind verschiedene Schadensarten durch unterschiedliche Grade der plastischen Verformung des zweiten Körpers unterscheidbar. Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß der besonders bevorzugten Ausführungsform erlaubt daher, dass bereits anhand der plastischen Verformung des zweiten Körpers ein Ausmaß des Schadens und somit ein Umfang einer möglichen Reparatur abschätzbar ist.
Der erfindungsgemäß vordefinierte Referenzwert ist vorteilhafterweise anhand der aterialparameter des ersten Körpers und/oder des zweiten Körpers zu bestimmen. Weiterhin ist der Referenzwert insbesondere abhängig von einer Geometrie des Bauteils sowie von den Abmaßen des ersten Körpers und des zweiten Körpers. Ein solcher Referenzwert ist insbesondere durch die plastische Verformung eines Referenzbauteils auffindbar.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung des Verfahrens, das zuvor beschrieben wurde, zur Bestimmung von Beschädigungen von Bauelementen eines Fahrzeugs. Insbesondere in Werkstätten ist es oftmals nicht möglich, den großen Aufwand zu bewältigen, den der Stand der Technik zum Auffinden von Schäden vorsieht. Somit bietet das zuvor beschriebene Verfahren überraschende Vorteile bei der Bestimmung von Beschädigungen von Bauelementen eines Fahrzeugs. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Figur. Es zeigt;
Figur 1 eine schematische Ansicht eines Bauteils, an dem das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel angewandt wird. Figur 1 zeigt ein Bauteil 1 , das einen ersten Körper 2 und einen zweiten Körper 3 umfasst. insbesondere ist das Bauteil 1 eine Strebe, die aus einem Hohlprofil gebildet ist. Dabei ist der erste Körper 2 ein Faserverbundkun ststoff, der vollständig von einem metallischen Werkstoff umgeben ist. Das so entstehende Bauteil 1 ist daher eine Hybridstruktur, die insbesondere aufgrund ihrer hohen Zugfestigkeit bei gleichermaßen geringem Gewicht oftmals in Fahrzeugen eingesetzt ist.
In Figur 1 ist dargestellt, dass das Bauteil 1 beschädigt ist. Insbesondere weist der erste Körper 2 eine Beschädigung 4 auf, da der Faserverbund kunststoff an einer Stelle gebrochen ist. Somit ist eine Stabilität des Bauteils 1 nicht mehr gewährleistet. Da jedoch der erste Körper 2 vollständig von dem zweiten Körper 3 umgeben ist und der zweite Körper 3 lediglich eine plastische Verformung 5 aufweist, ist eine derartige Beschädigung 4 durch Sichtprüfung nicht zu erkennen . Gemäß dem Stand der Technik müssten vielmehr aufwändige Verfahren angewandt werden, um die Beschädigung 4 zu identifizieren. Dahingegen bietet das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel eine sehr einfache Lösung. Durch die plastische Verformung 5 des zweiten Körpers 3 wird ein Rückschluss auf die Beschädigung 4 erlaubt. Da die plastische Verformung 5 des zweiten Körpers 3 einen Referenzwert überschreitet, ist von der Beschädigung 4 des ersten Körpers 2 auszugehen. Sollte die plastische Verformung 5 den Referenzwert nicht überschreiten, so ist da von auszugehen, dass der erste Körper 2 intakt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher eine einfache und aufwandsarme Methode, Schäden an Bauteilen 1 , die insbesondere in Fahrzeugen verwendet werden, zu erkennen. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine überraschend einfache Alternative zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren.
Bezugszeichenliste:
1 Bauteil
2 Erster Körper
3 Zweiter Körper
4 Beschädigung
5 Plastische Verformung

Claims

Patentansprüche:
Verfahren zum Überprüfen eines Bauelements (1), wobei das Bauelement (1) eine Hybridstruktur aus einem ersten Körper (2) und einem zweiten Körper (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine plastische Verformung (5) des zweiten Körpers (3) untersucht wird und ein Grad der Verformung (5) bestimmt wird, wobei auf eine Beschädigung (4) des ersten Körpers (2) geschlossen wird, wenn der Grad der Verformung (5) einen vordefinierten Referenzwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (2), insbesondere vollständig, von dem zweiten Körper (3) umgeben ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (2) aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigt ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff ein Faserverbund kunststoff, insbesondere ein Glasfaserverbund kunststoff und/oder ein Kohlefaserverbund kunststoff ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Körper (3) aus einem metallischem Werkstoff gefertigt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschädigung (4) des ersten Körpers (2) einen Bruch des ersten Körpers (2) und/oder ein Lösen einer Verklebung des ersten Körpers (2) mit dem zweiten Körper (3) umfasst. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Grades der Verformung (5) eine Art der Beschädigung (4) bestimmt wird.
Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Bestimmung von Beschädigungen von Bauelementen eines Fahrzeugs.
EP14790578.0A 2013-11-14 2014-10-28 Verfahren zum überprüfen eines bauelements Ceased EP3069116A1 (de)

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