Mechanische Belastungen messen mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Serienbauteile müssen häufig auf wirkende Kräfte und mechanische Belastungen hin untersucht werden – im Fahrversuch oder auf dem Prüfstand. Dabei erlauben die Geometrie des zu untersuchenden Objekts oder das generelle Platzangebot nicht immer den Einbau zusätzlicher Sensoren für die Kraft- oder Torsionsmessung. In solchen Fällen wird das Objekt selbst zum Sensor: Die Dehnungsmessstreifen werden direkt auf dem zu messenden Bauteil angebracht, kalibriert und anschließend wird das Bauteil wieder eingebaut. So erfolgt es zum Beispiel mit einer Spurstange, an der auftretende Zug- und Druckkräfte ermittelt werden sollen.

Messungen im Fahrbetrieb, auf dem Testgelände und auch im Prüfstand lassen sich so leicht umsetzen. Die CSM STGMM Messmodule für Messungen mit DMS erlauben hier eine große Auflösung bei z. B. 5 V Speisespannung und einem kleinen Messbereich.

Die ECAT STGMM Messmodule werden zum Beispiel im Fahrversuch auf dem Schlechtweg extremen Bedingungen ausgesetzt und erfassen präzise die am Prüfling auftretenden Beanspruchungen. Selbst starke Erschütterungen beeinträchtigen nicht die Zuverlässigkeit der Messmodule. Nach dem road to rig Verfahren werden die gemessenen Werte können im Anschluss einfach auf einen Betriebsfestigkeit-Prüfstand übertragen werden. Am Prüfstand kommen die gleichen ECAT STGMM Messmodule wie zuvor im Fahrversuch zum Einsatz und erlauben so eine einfache Vergleichbarkeit der Messdaten. Mithilfe der Konfigurations-Software CSMconfig werden die Konfigurationseinstellungen aus dem Fahrversuch in Form von .dBc oder .a2l-Dateien auf die Messmodule im Prüfstand übertragen. Dies beschleunigt die Erprobung durch kürzere Prüfyklen ungemein.

Mit dem HV STG4 lassen sich DMS-Messungen auch im Hochvolt-Umfeld leicht umsetzen. Weitere Informationen finden Sie hier.

Mit DMS lassen sich errechnete mechanische Spannungen in Baugruppen schnell und zuverlässig überprüfen. Häufig werden dazu Viertelbrücken eingesetzt (Wheatstonesche Brückenschaltung mit einem aktiven Dehnungsmessstreifen und drei Widerständen), da sich diese schnell und kostengünstig realisieren lassen.

Ist die Hauptrichtung der auftretenden Spannung bekannt, ist eine Viertelbrücke ausreichend.

Falls die Hauptspannungsrichtungen vor der Messung noch unbekannt sind, werden zwei bis drei Viertelbrücken als Rosette auf dem Messobjekt angebracht. Die drei Einzel-DMS der Rosette können mit einem CSM Viertelbrücken-Ergänzungskabel K356 direkt zu jeweils einer Halbbrücke verschalten und so einfach in das Messmodul STGMM eingebunden werden. Dank der hohen Messbereichsspreizung des STGMM lassen sich sehr kleine, wie auch sehr große Dehnungen erfassen. In der Auswertung können so die zuvor unbekannten Hauptspannungen in Größe und Richtung bestimmt werden.

Gerade an großen Objekten, wie zum Beispiel Baumaschinen, liegen die benötigten Messstellen oft weit auseinander. Mit der Verwendung des ECAT STGMM ist auch dies kein Problem: Hier können die Messpunkte bis zu 100 Meter auseinander liegen.

Wenn es die Bedingungen erlauben, können mechanische Belastungen auch mit Sensoren gemessen werden. Ein Großteil der verfügbaren Sensoren gibt das Rohsignal dabei direkt ab, das heißt ohne Verstärkung oder Veränderung durch eine eingebundene Elektronik. Das vom Sensor ausgegebene sehr kleine Signal stellt besondere Anforderungen an die verwendete Messtechnik. Das STGMM erfüllt diese Ansprüche durch die präzise Erfassung auch kleiner Signalspannungen und der Spannungsversorgung des Sensors.