Abgasrohr

Exhaust1Die Ingenieure der Firma Cummins entwickeln und testen ihre Motoren, um reellen Bedingungen der Industrie standzuhalten, die von militärische Einsätzen bis zu großen Industrieanlagen reichen. Sie wollen genaustens erfahren, wie sich ihre Bauteile unter der Kombination von thermischer und mechanischer Belastung verformen. Das bedeutet, sie müssen ihre Tests mit laufenden heißen Motoren durchführen.

Aufgrund der komplexen Spannungsfelder, die unter diesen Bedingungen erzeugt werden, können herkömmliche Dehnungsmessstreifen Cummins Anforderungen nicht genügen. FEM Simulationen  sind durch die unsicheren Randbedingungen ebenfalls nur begrenzt möglich. Mit dem Vic-3D System sind Cummins Ingenieure in der Lage detaillierte 3-dimensionale Dehnungsmessungen durchzuführen. Diese Messungen werden unter reellen Belastungsbedingungen vorgenommen, während der Motor läuft. Darüber hinaus ist der Aufbau des Vic-3D Systems einfach, mit dem System können sowohl kleine Objekte als auch große Baugruppen vermessen werden.

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Paul Gloeckner, leitender Entwicklungsingenieur von Cummins, beschreibt die Nützlichkeit des Vic-3D Systems wie folgt: “Dieses Messgerät erlaubt es uns Untersuchungen vorzunehmen, die bisher nicht möglich waren. Zusätzlich konnten die Messzeiten der Tests reduziert werden.”

 

DIC Versuche an Stahlbeton

Auf der folgenden Internetseite stellt die ETH Zürich –  einer unserer langjährigen Kunden – ihr Forschungsprojekt vor, bei dem die Genauigkeit der digitalen Bildkorrelation im Anwendungsbereich Stahlbeton untersucht wird. Zu den Projektverantwortlichen gehört Prof. Dr. Walter Kaufmann und Dr. Jaime Mata Falcón.

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Dehnungsfeldmessung bei einem Zugversuch

an einem Bewehrungsstab: Bruchphase.

Benutzervideos bei Youtube – Bauwesen

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Untersuchung eines kontruierten, zementartigen Balkens aus Verbundwerkstoff (ECC) unter 4-Punkt Belastung mit DIC.

 

Ravi Ranade

DIC Messung einer rechteckigen Zugprobe, hergestellt aus hochvolumiger Flugasche (ECC). Die Belastung erfolgte auf der horizontalen Achse.

 


Nationales Institut für Standard und Technologie

Das Nationale Institut für Standard und Technologie hilft, Belastungen von Brücken festzustellen und zu messen. Durch die Verwendung der digitalen Bildkorrelation versuchen Sie zu verstehen, welchen Einfluss Belastungen und Dehnungen auf die Beschädigungen  (im schlimmsten Fall führt es zu einem tragischen Zusammenbruch) der Metallverbindungen von Brücken besitzen.

 

Vergleich Dehnungsmessstreifen / Vic-3D

Bei dieser Untersuchung ging es um einen Vergleich einer Vic-3D Dehnungsmessung mit den Ergebnissen von Dehnungsmessstreifen. Die ausgewählte Acryl-Probe befestigte man dafür in einer Zugprüfmaschine. An der Probenrückseite wurden die Dehnungsmessstreifen angebracht und mit dem SCAD 500 DMS-Messverstäker verbunden. Die Vorderseite sollte für die Bildkorrelationsmessung verwendet und mit dem benötigten Specklemuster präpariert werden. Zum Einsatz kamen 5Mpx CMOS Kameras mit einem Pregius Sensor und einer Bildrate von 75fps. Weil der Ausgang des SCAD 500 mit der DAQ Box des DIC Systems verbunden wurde, konnten die Ergebnisse der Dehnungsmessung parallel aufgezeichnet und in einem Diagramm dargestellt werden.

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Abbildung 1: Vic-3D Messung der Acryl- Probe

 

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Abbildung 2: Messergebnisse – Vergleich der Dehnungsmessstreifen (rote Kurve) und Vic-3D  (schwarze Kurve) [Dehnung ε in Microstrain]

 

Die Vic-3D Daten entsprechen nahezu perfekt den Ergebnissen der Dehnungsmessung. Auch bei niedrigen Belastungen ist die Differenz weniger als 25 Microstrain.

Dehnungsmessung – 2D Ermüdungstest

 

In diesem Beitrag werden die Ergebnisse eines 2D Ermüdungstests an einer dicken Stahlplatte mit Kerbe gezeigt. Unter Verwendung einer 2,3 MP Kamera in Kombination mit Vic-2D kann eine hohe Dehnungsauflösung von ungefähr 5 – 10 Microstrain erreicht werden.

 

Im Video werden die Ergebnisse des Ermüdungstests dargestellt.

 

 

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Die Probe wurde einer wechselnden Biegebelastung über die Zeit ausgesetzt, was die grafische Darstellung veranschaulicht.

z.f.P: Dynamische Anregung eines Yacht-Rumpfes

Die Firma Marine NDE aus Spanien nutzte die technischen Vorteile unseres Shearografie-Systems für die zerstörungsfreie Untersuchung großer Bereiche. Eine Kombination aus Shearografie-Sensor und Piezoshaker-System zur dynamischen Belastung half den Mitarbeitern, den großen Yacht-Rumpf zu untersuchen (siehe Bild unten). Die Hülle aus hochentwickeltem Verbundwerkstoff und einer Länge von 30,5 m ist Teil einer zukünftigen Hochleistungs-Segelyacht. In drei Arbeitstagen mit nur 240 Messungen konnte die gesamte Hülle aufgrund der vollflächigen Messung des Shearografie-Sensors untersucht werden.

 

 

Der Yacht-Rumpf besteht aus einer Verbundmaterial-Konstruktion, bei der insbesondere ein Wabenkern den Innenraum bildet.

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Auf der linken Seite – Das Shearogramm eines detektierten Anbindungsfehlers (siehe rotes Oval). Der gelbe Kreis mit dem X markiert die Position für das Bohrloch auf der rechten Seite. Die zerstörende Prüfung bestätigt die Messergebnisse des Shearogramms. Erkennbar ist eine signifikante Ablösung zwischen der Wabenkernstruktur und der Klebefolie.

Verformungsmessung

Die folgenden Videos beschäftigen sich mit der Verformungs- und Dehnungsmessung eines metallischen Federelementes, dass mit Vic-3D vermessen wurde.

Bei der ersten Messung wurde die Verformung in x-Richtung betrachtet.

 

Bei der zweiten Messung wurde die Verformung y-Richtung aufgenommen.

 

Bei der dritten Verformungsmessung wurde die z-Richtung betrachtet.

 

Der letzte Film zeigt die Ergebnisse der Dehnungsmessung.

Betriebsschwingungsanalyse eines Mobiltelefons während des Vibrationsalarms

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Referenzkoordinaten und Kontur des Mobiltelefons.

Diese Beispiel zeigt die Messung und Analyse der Betriebsschwingungsformen und Starrkörpervibrationsbewegung eines Mobiltelefons, das mit seinem eigenen Vibrationsalarm angeregt wird, beschrieben. Mit dem berührungslosen 3D Vollfeld High-Speed-Bildkorrelationsssytem in Kombination mit dem Vic-3D FFT Modul analysiert man die aufgenommenen Verformungsdaten im Frequenzbereich mit Hilfe der Phasentrennungsmethode.

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Die gemessenen Verformungen und Verschiebungen während des Vibrationsalarms werden im Vergleich zum Referenzzustand für jedes Stereobildpaar ausgewertet. In diesem Bespiel beträgt die Aufnahmezeit etwa 5,5 s mit  1000 FPS, dementsprechend erhält man ungefähr 5500 Einzelmessungen.

Die folgende Abbildung zeigt die durchschnittliche Schwingungsamplitude U.

 

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Kombination eines Stereomikroskops mit digitaler Bildkorrelation Vic-3D

Anwendungsbeispiel:  Elektronische Komponenten sollen mit einer Kombination aus einem speziellen Stereomikroskop und der Vic-3D digitalen Bildkorrelation untersucht werden.

Stereomikroskop

Bild 1 –  Messaufbau

Das Stereommikroscop wird auf einen x-y-z-Mikrometertisch montiert (siehe im Hintergrund)  und die Probe an einer Zugmasche eingespannt (rechts).

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Bild 2 – Dehnung in x-Richtung

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Bild 3 – Dehnung in y-Richtung

Dehnungsverteilung eines Chip-Kondensators (linker Bereich) , der mit einer Platine (vertikal im rechter Bereich des Bildes) verlötet ist (Lötbereich zwischen Platine und Kondensator). Die komplette Probe wurde für die Messung in der Mitte geteilt, so dass die Schnittkante beobachtet werden kann. Nun erfolgt eine Biegebelastung auf die Platine. In den Messergebnissen erkennt man einen länglichen roten Bereich. Hierbei handelt es sich um einen Riss in der Lötung. Der Bildausschnitt ist insgesamt <2mm.

 

Lötkugel

Bild 4 – Weiteres Beispiel: Messung einer Lotkugel D=300μm unter Scherbelastung (horizontal). Dargestellt wird die Hauptdehnung.