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Ultraschallbasierte in situ Vorspannkraftermittlung an Schrauben ohne Referenzmessung im nicht verspannten Zustand durch Kombination von Longitudinal‐ und Transversalwellen

Niwinski, T. J. ; Kraemer, F. ; Klein, M. ; Oechsner, M. ; Herter, S. ; Becker, M. M. (2024)
Ultraschallbasierte in situ Vorspannkraftermittlung an Schrauben ohne Referenzmessung im nicht verspannten Zustand durch Kombination von Longitudinal‐ und Transversalwellen.
In: Materials Science and Engineering Technology = Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 2023, 54 (8)
doi: 10.26083/tuprints-00024670
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion

Es ist eine neuere Version dieses Eintrags verfügbar.

URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/24670

Kurzbeschreibung (Abstract)

Die ultraschallbasierte Vorspannkraftermittlung an Schrauben wird derzeit überwiegend mit der Ein‐Moden‐Methode realisiert. Diese Methode basiert auf der Laufzeitmessung von Longitudinalwellen. Hierbei ist für jede Schraube eine Referenzmessung im nicht verspannten Zustand notwendig. In der vorliegenden Publikation wird die Ein‐Moden‐Methode um eine weitere Ultraschallwellenart, die Transversalwelle, ergänzt. Es wird dargestellt, dass mit der Zwei‐Moden‐Methode auf eine Referenzmessung im nicht verspannten Zustand verzichtet werden kann. Ein analytisches Verfahren zur Bestimmung des schraubfallspezifischen akusto‐elastischen Materialkennwerts (K‐Wert) wird vorgestellt, welcher für die ultraschallbasierte Vorspannkraftermittlung notwendig ist. Die analytisch ermittelten K‐Werte werden mit experimentellen K‐Werten aus Zugversuchen an Schrauben verglichen. Der Einfluss von Werkstoff, Festigkeitsklasse und Oberflächenschutzsystem wurde an zylindrischen Werkstoffproben ermittelt. In Bauteilversuchen wurden Vorspannkräfte an montierten Schrauben mit der Zwei‐Moden‐Methode ermittelt, ein möglicher Einfluss des Montageverfahrens untersucht und die Ergebnisse hinsichtlich ihrer Genauigkeit interpretiert.

Typ des Eintrags:

Artikel

Erschienen:

2024

Autor(en):

Niwinski, T. J. ; Kraemer, F. ; Klein, M. ; Oechsner, M. ; Herter, S. ; Becker, M. M.

Art des Eintrags:

Zweitveröffentlichung

Titel:

Ultraschallbasierte in situ Vorspannkraftermittlung an Schrauben ohne Referenzmessung im nicht verspannten Zustand durch Kombination von Longitudinal‐ und Transversalwellen

Sprache:

Deutsch

Publikationsjahr:

9 Februar 2024

Ort:

Darmstadt

Publikationsdatum der Erstveröffentlichung:

2023

Ort der Erstveröffentlichung:

Weinheim

Verlag:

Wiley-VCH

Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe:

Materials Science and Engineering Technology = Materialwissenschaft und Werkstofftechnik

Jahrgang/Volume einer Zeitschrift:

(Heft-)Nummer:

DOI:

10.26083/tuprints-00024670

URL / URN:

https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/24670

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Verlags-DOI

Herkunft:

Zweitveröffentlichung DeepGreen

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

Ultrasonic based bolt preload evaluation is commonly performed using the mono‐wave method. This method works by measuring the time of flight of longitudinal waves. Here, a reference measurement in the unloaded condition is necessary for each bolt. In this publication the longitudinal wave is complemented by another type of ultrasonic wave ‐ the transverse wave. This method does not require a reference measurement in the unloaded condition for each bolt. Moreover, an analytic method for determining the bolt‐specific K‐value is introduced, which is needed for the ultrasonic bolt preload determination. The analytically calculated K‐values are compared with experimental K‐values from tensile tests. The influence of material, bolt property class and surface protection system were determined with cylindrical specimens. In component tests, the bolt preload was evaluated using the bi‐wave method, a possible influence of the bolt assembly method was investigated and the results were interpreted regarding their accuracy.

Englisch

Freie Schlagworte:

akusto-elastische Konstanten, Longitudinal- und Transversalwelle, Schraubenverbindung, ultraschallbasierte Vorspannkraftermittlung, Zwei-Moden-Methode

Status:

Verlagsversion

URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-246700

Zusätzliche Informationen:

Ausgewählter Beitrag von der 13. Informations- und Diskussionsveranstaltung SCHRAUBENVERBINDUNGEN des deutschen Schraubenverbandes (DSV) und des Zentrums für Konstruktionswerkstoffe (MPA-IfW) der TU Darmstadt am 23./24. 06. 2021 Selected contribution from the 13th information and discussion event BOLTED CONNECTIONS of the German Fastener Association (DSV) and the Center for Structural Materials (MPA-IfW) of the TU Darmstadt on 23./24. 06. 2021

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC):

600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 670 Industrielle und handwerkliche Fertigung

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

16 Fachbereich Maschinenbau
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde - Zentrum für Konstruktionswerkstoffe - Staatliche Materialprüfungsanstalt Darmstadt (IfW-MPA)

Hinterlegungsdatum:

09 Feb 2024 14:06

Letzte Änderung:

12 Feb 2024 07:42

PPN:

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