Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, Kaiserslautern  /  05/07/2019  -  05/09/2019

Lastdaten – Analyse, Bemessung und Simulation

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Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM richtet in regelmäßigen Abständen Seminare für Ingenieure in der Industrie aus. Dabei arbeitet die Abteilung »Mathematische Methoden in Dynamik und Festigkeit« die interdisziplinären Themenfelder auf, in denen sie in Forschung und Anwendung aktiv sind, vermitteln die relevanten Grundlagen und erläutern die aktuellen technischen Grenzen.

Bei der Entwicklung mechanisch beanspruchter Systeme spielen die im Feld auftretenden dynamischen Lasten eine zentrale Rolle. Für eine Auslegung im Hinblick auf funktionale Eigen schaften wie Festigkeit und Schwingungsverhalten ist ein gutes Verständnis der Betriebslasten entscheidend.


Dies beginnt mit der Messung von Betriebslasten unter repräsentativen Bedingungen. Durch eine statistische Beschreibung der Lasten wird die Streuung der Beanspruchung im Kundenbetrieb berücksichtigt. Mit Hilfe von Analyseverfahren im Zeit-, Frequenz- und Amplitudenbereich (z. B. Rainflow-Verfahren) werden reproduzierbare Bemessungs lasten definiert, die in einer quantifizierten Beziehung zur Beanspruchung im Kundenbetrieb stehen. Diese Bemessungslasten – in der Regel mehrdimensionale Last-Zeitverläufe – sind die Eingangsgrößen sowohl für Prüfstandsversuche als auch für CAE-Simulationen.


Aufgabe der FE- und MKS-Analyse ist es, die Kraftflüsse von Systemlasten zu Lagern und Bauteilen bis hin zu örtlichen Spannungen in den Komponenten richtig abzubilden. Die heutige Simulationsmethodik und Rechnerleistung erlaubt dies auch für mehrdimensionale transiente Last-Zeitverläufe. So können funktionale Eigenschaften wie Schwingungskomfort und Betriebsfestigkeit analysiert und optimiert werden, bevor ein Prototyp zur Messung zur Verfügung steht. Ebenso helfen die CAE-Simulationen, Komponentenversuche optimal zu konfigurieren, Versuchszeiten zu verkürzen und Versuche zu vereinfachen.