Umweltsimulation von Schwingungs- und Stoßbelastungen - Shakerkursus

Schwing- und Schockprüfungen, Auswahl und Betrieb von Schwing- und Stoßprüfanlagen mit Experimenten
Technische Produkte unterliegen vielfältigen Umgebungseinflüssen, unter anderem den Schwingungs- und Stoßbelastungen. Die Prüfung der Produkte auf Schwing- und Stoßfestigkeit hat sich in den vergangenen 60 Jahren zu einem Spezialgebiet der Umweltsimulation entwickelt, über das dieser Lehrgang informieren will.
Das Seminar behandelt die Grundlagen der Schwingungs- und Schocktests. Es wird auf verschiedene Arten von Anregung eingegangen und in einem Praxisteil demonstriert. Schwingungen und Stöße werden u.a. auf elektrodynamischen Schwingerregern simuliert, den so genannten Shakern. Deren Auswahl, Funktion und Eigenheiten im Betrieb werden erläutert. Auf weitere Bestandteile des Schwingprüfsystems wird ausführlich eingegangen. Auswahl und Merkmale der Beschleunigungssensoren werden ebenso behandelt, wie Grundsätze zum sachgerechten Vorrichtungsdesign. Mit dem Wandel hin zur E-Mobilität entstehen neue Anforderungen an die Prüfprofile und Prüftechnik. Das schlägt sich in neuen Normen nieder. Wie man von einer Feldbelastung zu einer realistischen Prüfung gelangt wird ebenfalls vorgestellt.

Ingenieure der Umweltsimulation, Versuchs-, Berechnungs- und Prüfingenieure, Entwicklungsingenieure, Konstrukteure, Fachkräfte aus den Bereichen Prüfung und Versuch

Dienstag, 26. September 2023
8.30 bis 17.00 Uhr

1. Einführung (C. Dindorf) 
– Motivation 
– Begriffe 
– Anwendungen

2. Mechanische Umweltsimulation (B. Plaumann) 
– Nachbildung der realen Umgebung 
– Zusammenhang Beschleunigung, Geschwindigkeit und Weg 
– Einführung in technische Schwingungslehre 
– Querbeschleunigungen

3. Anregungsarten (H. Mergenthal) 
– Sinus 
– Regelstrategien 
– Rauschen

4. Erster Praxisteil zu Abschnitt 3 (P. Hummel) 
– Zusammenspiel von Regler und Shaker 
– Zeit- und Frequenzdarstellung 
– Einfluss verschiedener Regelstrategien 
– Visualisierung von Schwingungen

Mittwoch, 27. September 2023 
8.30 bis 17.00 Uhr

5. Bestandteile des Schwingprüfsystems (P. Hummel) 
– Regler, Verstärker, Shaker 
– Sensoren und Messtechnik 
– Klimakammer 
– Arten von Schwingtischen 
– Gleittische 
– Sonderbauformen

6. Signalanalyse und Regelkette (B. Plaumann) 
– Signalanalyse 
– Kurtosis 
– Fensterfunktionen 
– vom Zeit- in den Frequenzbereich: FFT und PSD 
– Regelung der verschiedenen Anregungsarten

7. Zweiter Praxisteil in Ausstellungshalle (P. Hummel) 
– Fokus auf Sinusanregung, stellvertretend für andere Anregungsarten 
– Resonanzen mit Sinus und mit Rauschen 
– Programmierbeispiel für die Regelanlage 
– Testraffung, Vor- und Nachteile

8. Schock und andere zeitreihenbasierte Anregungsarten (B. Plaumann) 
– Halbsinus 
– Rechteck
– Sawtooth 
– SRS 
– Amplitudenzeitverlauf

Donnerstag, 28. September 2023 
8.30 bis 17.00 Uhr

9. Sensoren (H. Mergenthal) 
– Vielfalt und Auswahlkriterien 
– Umgang mit den Sensoren 
– Empfindlichkeit 
– Temperatureinfluss 
– Querbewegung 
– Messunsicherheitsbetrachtung

10. Von der Feld- zur Prüflast am Beispiel E-Mobilität (C. Dindorf) 
– Lastermittlung im Fahrzeug 
– Ableitung eines Prüfprofils anhand eines Beispiels 
– Zuverlässigkeitsnachweis am Bauelement 
– Norm für Schwingungserprobung von Automotive-Komponenten: ISO 16750-3 
– Motivation für neue Normen für die E-Mobilität (ISO 19453)

11. Vorrichtungen (H. Mergenthal) 
– Grundsätze des Vorrichtungsdesigns 
– Materialien 
– Einsatz von Würfeln 
– Rückwirkung der Vorrichtung auf den Shaker 
– Gleittische und deren Einsatzgrenzen 
– „do’s and don’ts“ mit Beispielen

12. Nützliche Hinweise und Werkzeuge für den Praxisalltag (B. Plaumann) 
– Übersicht zu Internet-Nachschlagewerken 
– Excel-Tools und ähnliche Hilfsmittel 
– Laser-Triangulation 
– Stroboskop-Lampen 
– Highspeed-Aufnahmen