M.Sc. Anna-Lena Dreisbach

Universität Siegen

Fakultät IV, Department Maschinenbau

Paul-Bonatz-Straße 9-11

57076 Siegen

Aktuelle Forschungsschwerpunkte

Die Betriebssicherheit von Schraubenverbindungen hängt maßgeblich von der Erzeugung und der Erhaltung der benötigten Vorspannkraft ab [1]. Nach einer gewissen Betriebszeit kann jedoch der Vorspannkraftverlust der Schraubenverbindung (bspw. in Folge von selbsttätigem Losdrehen) auftreten und deren Funktionalität beeinflussen. Um die Integrität der Schraubenverbindung sicherzustellen und katastrophale Schadensfälle zu vermeiden, ist die Überwachung von Schraubenvorspannkräften notwendig.

Im Rahmen dieses Projekts soll ein entsprechendes Monitoring-Verfahren durch Beobachtung der elektromechanischen Impedanz (EMI) entwickelt werden. Hierzu kommen piezoelektrische Wandler zum Einsatz, welche auf der zu überwachenden Struktur, in diesem Fall auf der Schraube selbst, appliziert werden und diese durch die Beaufschlagung einer elektrischen Spannung innerhalb eines gewissen Frequenzbandes anregen. Gleichzeitig wird der Stromfluss durch den Wandler, der die Strukturantwort infolge des Anregungssignals darstellt, gemessen. Aus der Anregungsspannung und der Stromstärke wird dann das Impedanzspektrum gebildet, welches durch die elektromechanische Kopplung indirekt die mechanische Impedanz der Struktur widerspiegelt und aus der Rückschlüsse auf die aktuell vorliegende Vorspannkraft gezogen werden können.[2]

[1]   Thomala, W. u. Kloos, K.-H.: Schraubenverbindungen: Grundlagen, Berechnung, Eigenschaften, Handhabung. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag          2007

[2]   Giurgiutiu, V.: Structural Health Monitoring with Piezoelectric Wafer Active Sensors.
       Amsterdam u.a.: Academic Press 2008