Elektrodynamischer Shaker

In jedem Fall müssen die Materialproben und Bauteile mit High-Cycle-Fatigue-Messungen auf Dauerfestigkeit untersucht werden und unterliegen strengen Kriterien, in welchem Lastbereich sie sich befinden dürfen, um einer Langzeitbelastung standzuhalten. Ebenso lässt sich durch den Vergleich der Eigenschaften zwischen FEM und realem Teil die Qualität der Berechnung verifizieren.

Materialien werden durch langzeitige und entsprechend hohe Lasten deutlich geschwächt. Diese Schwächung wird für das Material beispielsweise in einem Wöhler-, Goodman- und für ein Bauteil z.B. in einem Campbell-Diagramm dargestellt und bewertet. Allen Darstellungen geht voraus, dass man das Objekt auf einem elektrodynamischen Shaker so lange und so hoch belastet bis dieses versagt.

Normalerweise wird dabei das Objekt für jede Laststufe 107 Lastwechsel lang sinusförmig bei Raumtemperatur und direkter Luftkühlung belastet und nach jedem Durchgang die Last (Amplitude) um mindestens 15% erhöht. Dabei wird der Test hauptsächlich in Resonanz (1. Mode) gefahren um die notwendige Energie aufbringen zu können und einen Anhaltspunkt für eine saubere Regelung zu haben, während das Objekt immer weicher wird. Die Regelparameter sind hier die max. Amplitude und der Phasenwinkel zwischen Anregung und Antwort. Ebenso ist die Information über die Resonanzfrequenz selbst wichtig für den Abgleich mit der FEM-Rechnung. Diese Eigenfrequenz kann sowohl mit dem Shaker aber auch mit einem vorhandenen Hämmerchen zerstörungsfrei angeregt und gemessen werden. Dazu werden sowohl Beschleunigungssensoren wie auch Distanzmess-Laser verwendet. Die Daten werden von einem Steuercomputer ausgewertet, welcher gleichzeitig den Steuer-Input an den Shaker-Verstärker sendet.

Das Shaker-System am Institut kann aber noch einiges mehr: So ist beispielsweise auch eine Rausch-Anregung (Random) oder auch eine Shock-Bewegung bis 2 Inches möglich. Mit beidem können z.B. einige Raumfahrtteile auf ihre Alltagstauglichkeit beim Startvorgang getestet werden.