Anwenderorientiertes Lebensdauerprognosesystem

Anwenderorientiertes Lebensdauerprognosesystem für dynamisch belastete Elastomerbauteile

Elastomerbauteile werden in zahlreichen antriebstechnischen Anwendungen zur Schwingungsdämpfung, zum Resonanzdurchfahren und zum Ausgleich von Toleranzen eingesetzt. Ihre Lebensdauer wird dabei maßgeblich durch Beanspruchungsarten, Lastkollektive und insbesondere durch den Einfluss der Mittellast bestimmt. Aufgrund begrenzter Übertragbarkeit bestehender Lebensdauermodelle erfolgt die Auslegung in der industriellen Praxis häufig erfahrungsbasiert und mithilfe aufwendiger zerstörender Bauteilversuche. Steigende Anforderungen an präzise Lebensdauerprognosen sowie der Wunsch nach ressourcenschonendem Materialeinsatz erfordern daher neue, simulationsbasierte Ansätze.

Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung einer industrietauglichen Methode zur Lebensdauerprognose dynamisch beanspruchter Elastomerbauteile mit reduziertem Versuchsaufwand. Durch Materialversuche an geeigneten Prüfkörpern sollte ein Materialmodell kalibriert und anschließend eine softwareunabhängige Lebensdauersimulation auf Bauteilebene ermöglicht werden. Ein besonderer Fokus lag auf der Berücksichtigung des Mittellasteinflusses sowie auf der Anwendbarkeit in frühen Entwicklungsphasen, insbesondere für Elastomerkupplungen.

Im Rahmen des Projekts wurden zwei industrielle Elastomerkupplungen untersucht. Hierbei wurden auf Basis definierter Prüfkörpergeometrien Material- und Bauteilversuche durchgeführt, wobei insbesondere Torsionsversuche verwertbare Erkenntnisse zum Schädigungsverhalten lieferten. Die Ergebnisse zeigten eine deutliche Abhängigkeit der Schädigung von der Mittellast, wenngleich mit teilweise hoher Streuung. Zur Erweiterung des bestehenden Lebensdauermodells wurde ein phänomenologischer Ansatz entwickelt, der eine mittellastabhängige Schädigungsprognose erlaubt.

Ergänzend wurde eine systemoffene, serviceorientierte Softwareplattform zur Lebensdauerprognose entwickelt und erfolgreich evaluiert. Diese ermöglicht die flexible Integration bestehender Unternehmenssoftware ohne zusätzliche CAE‑Systeme und unterstützt sowohl vernetzte als auch isolierte IT‑Umgebungen.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 01|F21999 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages mit den Mitteln der IGF gefördert.