Schädigungsüberwachung

Blockdiagramm

Programmparameter

Die Tabelle unten zeigt eine Liste mit den wichtigen Parametern (GVL_Constants) für die Konfiguration der Funktionsbausteine.

Zunächst ist der voraussichtlich zu erwartende Messbereich für mechanische Spannungen, definiert über cStressMin und cStressMax. Es ist wichtig, dass alle während der Überwachung auftretenden Spannungen in diesem Intervall liegen. Die Auflösung mit der die Schwingbreiten der Spannungszyklen dann gezählt werden wird durch cRfRangeBins und cRfMeanBins definiert. Standardmäßig wäre hier minimal 64 x 64 anzusetzen, gewöhnlich wäre 128 x 128. Weitere Konstanten zur Parametrierung der Funktionsbausteine definieren sich dann aus diesen vier Werten.

Im Beispielcode ist der Einfluss der Mittelspannungskorrektur berücksichtigt und kann vergleichend gegen die Berechnung ohne Mittelspannungskorrektur im TwinCAT Scope beobachtet werden. Das Beispiel nutzt die Korrektur nach Goodman, kann aber über cMSCType umgestellt auf die Korrektur nach Gerber oder auch deaktiviert werden.

Des Weiteren werden Materialparameter für die Definition der verwendeten materialspezifischen Wöhler Kurve angegeben. Die hier verwendet Paramater sind fiktiv und so gewählt, dass nach kurzer Zeit ein visueller Effekt im TwinCAT Scope zu beobachten ist.

Erläuterungen

Nach Aktivierung der TwinCAT Konfiguration und Start des TwinCAT Scope sind mehrere Darstellungen zu sehen.

Unten ist auf der rechten Seite eine statische Grafik zu sehen, welche die Wöhler Kurve darstellt. Diese Darstellung erfolgt aus der Parametrierung in der GVL_Constant.

Auf der linken Seite in Schwarz ist das synthetisch erzeugte Spannungssignal über die Zeit aufgetragen. Die Spannung wird in diesem Beispiel immer in Megapascal (MPa) angegeben. In der Grafik darunter wird der Fortschritt der Summenschädigung angezeigt, wobei Grün jeweils für die Schadenssumme mit aktivierter Mittelspannungskorrektur steht und Blau für die Schadenssumme mit deaktivier Mittelspannungskorrektur. Der Fortschritt der Schädigung wächst von Null an, wobei Eins die maximale Summenschädigung (Punkt des rechnerischen Bauteilversagens) unter Verwendung der bereitgestellten Materialparameter darstellt. Entsprechend sind 3 horizontale Linien bei 70%, 90% und 100% eingezeichnet, welche als Warn- und Alarmschwellen genutzt werden könnten. In der untersten Grafik ist die geschätzte Restlebensdauer in Sekunden angegeben. Entsprechend fallen diese beiden Kurven mit Fortlaufen der Simulation.

Ebenso sind die bereits gezählten Halbzyklen des Rainflow Counting in Array Bar Charts dargestellt, wiederum in Grün mit Mittelspannungskorrektur und in Blau ohne Mittelspannungskorrektur. Die höhere Schädigung durch die Korrektur der Schwingbreiten bei aktivierter Mittelspannungskorrektur ist deutlich zu beobachten.

Im linken Teil der Grafik ist zu sehen, dass die Mittelspannungskorrektur die Mean-Stress-Achse obsolet macht (auf Null setzt) und als Korrektur auf die Stress Range aufschlägt. Aus diesem Grund sind Halbzyklen-Zählungen auf der linken Seite etwas nach rechts auf der Stress-Range-Achse versetzt.

Voraussetzungen