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Signal -> Rechnung Wöhlerkurve

 

Richard
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     Beitrag Verfasst am: 27.01.2016, 19:08     Titel: Signal -> Rechnung Wöhlerkurve
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Hallo zusammen,

ich schreibe im Moment eine studentische Arbeit und stehe etwas auf dem Schlauch. Ich führe einen Dauerfestigkeitversuch aus und belaste einen Kupferdraht abwechselnd mit Zug und Druck Kräfte bis er irgendwann reißt. Dann trage ich die Kraft bzw. Spannung über die Zeit bzw. Schwingspiele auf (Wöhlerkurve lässt grüßen). Die Daten messe ich mit einem Oszilloskop und das Auswerten läuft in MatLab.

Nun ist der Kraftverlauf bis zum Bruch/Riss folgendermaßen (exemplarisch):




Jetzt muss ich aber eine Aussage treffen a la:
Bei der Spannung von 70N ist die Probe nach 50 Zyklen gerissen.
Die 70 Newton habe ich jetzt von der maximalen Amplitude von peak-peak abgelesen. Aber das sind natürlich nur die ersten 10 von 50 Schwingungen. Ich bin echt am verzweifeln und weiß nicht wie ich da eine richtige Angabe machen soll. Soll ich hier einen Mittelwert bilden? Wäre das richtiger als die maximale Amplitude anzugeben?

Meine Idee war es, die Graphen mit einer Umhüllenden zu umgeben (envelope) und dann die beiden Indexwerte am Anfang und beim Bruch zu ermitteln und dann einfach das Arithmetische Mittel der Envelope Funktion oben und unten zu berechnen? (Achtung auf dem Screenshot ist Kraft statt Spannung gegeben (A ca. 0,5 mm).




Wie würde man es sonst machen können? Mein Problem ist also wie ich anhand des Signals auf einen Wert zum rechnen kommen soll. Ich möchte dann natürlich auch die Federsteifigkeit des Drahtes ausrechnen, dazu brauche ich ja auch einen konkreten Wert der Kraft.

Jeder Vorschlag wird dankend angenommen
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ro_mat
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     Beitrag Verfasst am: 28.01.2016, 08:50     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Guten morgen,

also zum Thema Wöhler! Ich hab das in meinem Studium auch nur kurz durchgemacht, bin aber der Meinung das bei einem Dauerfestigkeitsversuch das um und auf ist, dass die Spannung konstant bleibt!

Deswegen kann der erste Graph (was die Beschriftung der y-Achse betrifft) nicht korrekt sein - denn die Spannung muss konstant bleiben!

Wenn du also deinen Werkstoff alternierend mit 70N/mm² belastest (aus dieser Belastung geht eine Sinusschwingung hervor die dir eben deinen Zug und Druck realisiert) dann kommt es bei einer n-Schwingspielzahl zu Bruch! Dann trägst du den Messpunkt von Spannung über die Schwingspielzahl auf!

Bei der nächsten Messung senkst/erhöhst du dann die konstante Spannung auf z.B. 50N/mm² und belastest deinen Werkstoff wieder bis zum Bruch - daraus erhältst du eine andere, in diesem Fall höhere Schwingspielzahl und trägst beide Werte als Messpunkt wieder auf!

Aus diesem Spiel erhältst du dann die besagte Wöhlerkurve bzw. Wöhlerlinie!

Hoffe das hilft mal zur Thematik Wöhler und deiner Aufgabe
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Richard
Themenstarter

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Beiträge: 24
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     Beitrag Verfasst am: 28.01.2016, 10:16     Titel:
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Danke für deine Antwort.

Das Problem: Bei meinem Versuchsaufbau kann ich die Kraft nicht regeln. Das eine Ende des Drahtes ist auf einer Kupferplatte festgeschweißt, das andere Ende ist in einr Einrastung befestigt. Die Einrastung ist am Vibrationsgerät (Shaker) befestigt, welcher sich immer nach vorne und hinten bewegt und somit Zug/Druck auf den Draht bzw. auf die Schweißverbinung ausübt. Zwischen Shaker und Draht ist ein Kraftaufnehmer eingebaut der mir die Kraft ausspuckt bzw. nach Division natürlich auch die Spannung.

Ich kann lediglich die Anregespannung für den Shaker beeinflussen. Und je nachdem wie hoch die Anregespannung ist desto schneller reißt natürlich die Verbindung. Aber der Spannungsverlauf ist nicht konstant sondern neben der Anregespannung auch abhängig von der Verbindungsqualität der Verbindung. Hier z.B. ein Kraftverlauf, bei dem der Draht nach 30 Minuten reißt.

Wie kann ich aus einem solchen Signal nun die korrekte Kraftamplitude raus ermitteln? Mittelwert??


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