Lebensdauerversuche und Prognose der nutzbaren Restlebensdauer von Gummi-Metall-Elementen
In verschiedenen technischen Anwendungen wird die Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) aufgrund vieler Vorteile bereits angewandt. Es ist erforscht worden, inwiefern eine Zustandsüberwachung in der Lage ist die nutzbare Restlebensdauer von Gummi-Metall-Elementen zu schätzen. Diese Elemente werden für schwingungstechnische Aufgaben eingesetzt, insbesondere zur Minderung von Dauerschwingungen, zur Reduzierung von Spitzenbelastungen bei Resonanzdurchfahrten, zum Verschieben von Resonanzfrequenzen und zur Schwingungsentkopplung. Auf einem Versuchsstand wurden beschleunigte Lebensdauerversuche von Gummi-Metall-Elementen durchgeführt. In den Versuchsstand integriert sind diverse Sensoren, um verschiedene Lebensdauerdaten von Gummi-Metall-Elementen aufzunehmen. Diese Daten wurden dann an Prognosemethoden übergeben und ausgewertet.
Die relative Temperatur hat sich als geeignete Größe zur Überwachung der Lebensdauer der Gummi-Metall-Elemente herausgestellt. Dabei wird die Temperatur im Element in Relation zur Umgebungstemperatur gesetzt und während der Versuche aufgenommen. Da in realen Anwendungen instationäre Betriebsbedingungen, d. h. über der Zeit variierende Betriebsbedingungen vorliegen, wurden Lebensdauerversuche unter stationären und instationären Betriebsbedingungen durchgeführt. Dabei wurden Erregeramplitude und Erregerfrequenz sowie die Umgebungstemperatur variiert. Basierend auf den Messdaten wurde mit einer geeigneten Prognosemethode, einem für mehrere Modelle erweiterten Partikelfilter (Multi-Model Particlefilter), die nutzbare Restlebensdauer der Elemente bestimmt. Durch die Verwendung mehrerer Modelle konnten verschiedene Unsicherheiten, wie unterschiedliche Betriebsbedingungen und Unsicherheiten des Degradationsverhaltens, berücksichtigt werden. Weiterhin wurde neben einer verlässlichen und genauen Prognosemethode auch eine Versagensgrenze definiert. Diese Grenze kennzeichnet das Lebensende der Elemente bzw. den Zustand, in dem die Elemente in realen Anwendungen ausgetauscht werden sollen. Dabei wurden methodische Ansätze erarbeitet, um diese Versagensgrenze bei fehlendem Expertenwissen zu definieren. Das Ziel dieses Projekts lag in der effizienten und präzisen Abschätzung der nutzbaren Restlebensdauer anhand der entwickelten Prognosemethode. Schließlich bilden die Ergebnisse die Grundlage, um eine prädiktive Instandhaltung für diese Elemente zu planen.
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