Mechanical Systems Engineering  
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Bauprodukte-Zertifizierung

Betriebsfestigkeit

Sicherheit, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit repräsentieren zentrale Marktkriterien bei der Entwicklung von Produkten und deren Komponenten. Wir unterstützen Sie bei Festigkeitsfragestellungen zu Werkstoffen, Halbfabrikaten und Maschinenelementen sowie zu Bauteilen und ganzen Baugruppen im Hinblick auf die Bestimmung von mechanischen Kennwerten und der Lebensdauer. Neben der Messung und Definition von repräsentativen Betriebsbelastungen an Ihrem Bauteil können im Labor Beanspruchungen in einem weiten Belastungsbereich, bei definierten Temperaturen und Medien simuliert werden. Universelle Prüffelder erlauben einen massgeschneiderten Versuchsaufbau mit dem Ziel, eine realitätsnahe Belastung des Prüfobjektes nach Ihren Vorgaben zu realisieren.

Kontakt: Dipl. Ing. Roland Koller, Stv. Dipl. Ing. Alex Stutz

Aktivitäten

Beratung, Planung und Engineering
Zur Beurteilung der statischen und schwingenden Festigkeit Ihrer Komponenten unterstützen wir Sie bei der Eruierung von anzuwendenden Normen. Wir beraten Sie hinsichtlich Messung von Beanspruchungen, durchzuführende Belastungsversuche und konstruktive oder fertigungstechnische Massnahmen zur Steigerung der Bauteillebensdauer.


Messung und Auswertung von Betriebsbelastungen
Für Auslegung und Festigkeitsnachweis von Bauteilen ist die Kenntnis der auftretenden Betriebsbelastungen unentbehrlich. Unter Berücksichtigung von Einsatzzeiten, Betriebszuständen und -bedingungen werden relevante Beanspruchungskomponenten, Messstellen sowie die Auswertung der Messsignale definiert. Zur Datenregistrierung stehen netzunabhängige, mobile Geräte (bis zu 8 Kanälen und Abtastraten bis 1024Hz) für Kurz- und Langzeitmessungen im Feld sowie netzbetriebene Geräte (bis zu 16 Kanälen und Abtastraten bis 300kHz) zur Verfügung. Gemessene Belastungsverläufe werten wir nach ermüdungsrelevanten, statistischen Merkmalen aus und bereiten diese für Prüfstandsimulationen auf.


Zur Charakterisierung von Werkstoffen, Bauteilen oder ganzen Strukturen belasten wir Ihre Prüfobjekte, auf Wunsch mit Registrierung von Kraft, Dehnungen und Deformationen bis zum kompletten Versagen. Die statischen oder schwingenden Belastungsarten umfassen: Zug bis 1000 kN, Druck bis 5000 kN, Biegung (3- und 4-Punkt-Biegung), Momente je nach Lastabstand und Torsion bis 20 kNm. Versuche an Werkstoffen können bei Temperaturen bis 400°C und unterschiedlicher Luftfeuchtigkeit oder in temperierten, wässerigen Medien durchgeführt werden. Für ganze Strukturen stehen universelle Aufspannfelder (Grundfläche bis 4 x 8 m, Höhe bis 4 m) zur Verfügung, um auf das Prüfobjekt abgestimmte Versuchsaufbauten zu realisieren. Als akkreditierte Prüfstelle für mechanische Prüfungen an Werkstoffen, Bauteilen und Konstruktionen nach ISO/IEC 17025 (STS053) gehört ein hohes Qualitätsniveau unserer Dienstleistungen zur Selbstverständlichkeit.

Betriebsfestigkeitsnachweis
Bei der Entwicklung und Auslegung von Bauteilen und Konstruktionen unter sich wiederholenden Belastungen leistet neben der FE-Spannungsanalyse auch eine frühzeitige Lebensdauerabschätzung einen wesentlichen Beitrag zur Kosteneinsparung. Wir unterstützen Sie einerseits bei der Modellierung Ihrer Bauteile und andererseits bei der rechnerischen Abschätzung der zu erwartenden Lebensdauer. Die dabei verwendeten Konzepte umfassen Nennspannungen, Strukturspannungen und örtliche Spannungen. Auch Lebensdauernachweise nach der neuesten FKM-Richtlinie gehören zum Leistungsangebot.
Aktuelle Projekte

Experimental validation of a new statistical model for evaluation of fatigue data
In a research project with the universities of Cantabria and Oviedo (E), a comparison, from a practical and theoretical perspective, is performed between the fatigue analysis resulting by application of the model proposed by Castillo et al. and the staircase method to the evaluation of practical fatigue results on materials conducted at the Empa. The applicability and reliability for these two procedures are analyzed and the advantages and disadvantages of both methods are pointed out.
Kontakt: Dipl. Ing. R. Koller


Pretensioned CFRC-lamella applied on a pendulum of an art work for increasing fatigue resistance
A pendulum of an art work was manufactured of three steel parts that were connected using hexagon head cap screws. Approximately after two years of service failures of screw heads occurred. As a repair solution the joints have been welded and the screws were replaced by new ones. In parallel theoretical evaluations have been carried out in order to verify the fatigue strength of joints using bolts as well as welded joints. The result revealed that neither bolt joints nor welded joints satisfy the required fatigue resistance. Hence an alternative strengthening technique was required to keep the pendulum in service. Application of pretensioned CFRC-lamella on the pendulum will shift the mean stress occurring in service into the compression region. This increases the fatigue resistance of welds by restraining voids and microcracks from opening and thus lowers the crack growth rate.
Kontakt: Dipl. Ing. R. Koller

 

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