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Versuchstechnik im Flugzeugbau und Leichtbau (Fach) / WS14/15 (Lektion)

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• Nennen Sie 4 Ziele von Gesamtzellenermüdungsversuchen -Ermittlung ermüdungskritischer Stellen -Ermittlung der Lebensdauer -Rissfortschrittsverhalten -Restfestigkeit -Bestimmung von Inspektionszeitpunkten und -intervallen -Entwicklung geeigneter Inspektionsverfahren -Festlegung eventuell erforderlicher Austauschmaßnahmen -Entwicklung von Reperaturmöglichkeiten -Entwicklung und Prüfung von konstruktiven und fertigungstechnischen Verbesserungen -Lebensdauerabschätzung für geänderte Einsatz. und Beanspruchungsbedingungen
• Nennen Sie den entscheidenden auftretenden Schaden bei CFK-Bauteilen. Was ist der Unterschied zu normalen Metallschädigungen? -Delamination innerhalb des Bauteils -Schaden von außen nicht sichtbar -> Inspektion auf Sicht nutzlos -> tiefergehende und teurere Inspektionsmethoden nötig
• Nennen Sie die 3 Qualifikationsschritte laut Testpyramide -Materialqualifikation -Herstellprozessqualifikation -Bauteilqualifikation
• Ablauf und Ergebnisse eines Modaltests - Anregung mit Impulshammer, Shaker, oder Piezoaktuatoren und Messung der Antwort -Beschleunigungsmessung über Beschleunigungssensoren ->Daraus: Eigenfrequenzen, Dämpfung, modale Massen
• Weshalb werden Flugtests durchgeführt und was sind wichtige Aspekte? -Beladung bestätigen -wichtige Kraftwege verifizieren -Vergleich bodengebundener Tests -Flugeigenschaften/leistungen -Flattereigenschaften absichern -Flugsystem- und Instrumentierungsverifikation -Strukturlasten prüfen
• Testpyramide (von unten nach oben) Proben (Material) Bauelement (bspw. Schraube/Niete) (Material) Detail (Herstellprozess) Subkomponenten (Herstellprozess) Komponente (Bauteilqualifikation) Gesamtsystem/ -zellenversuch (Statisch/Lebensdauer)
• Besondere Herausforderungen von Carbon Composites: -Schäden: Faserbruch, Matrixbruch, intralaminarer Matrixriss, interlaminare Delamination, Delamination zwischen Faser/Matrix -Gründe: Fertigung(Lunker, Harznester, Anordnung der Faser), Zusammenbau (Fehler bei spanender Bearbeitung, Klebschichtdicken, Oberflächenbehandlung), Betrieb (mechanisch, thermisch, Impactschäden, chemisch)
• Welche Umwelttests gibt es und was sind mögliche Rückschlüsse? -Tests: Temperatur (-schock/wechsel), Wasser/Flüssigkeit, Druck, Staub, Feuchte/Temp., Korrosion, UV/Licht; Raumfahrt: Hochvakuum, niedrige Temperatur, Sonnenstrahlung Rückschlüsse: Leistungsfähigkeit und Funktionsverhalten, Langzeitverhalten/Lebensdauer, Rückwirkung auf Umwelt
• Nenne 3 wichtige grundlegende Messgrößen und je ein passendes Messprinzip! Länge: -Lichtinterferenz             -Kapazitätsänderung Kraft:    -elastische Verformung              -Beschleunigung Druck:   -elastische Verformung              -piezoelektrischer Effekt Temperatur: -Längsdehnung                      -Thermoelektrischer Effekt                      -Änderung des elektrischen Widerstands
• Welche 2 Arten von Wegaufnehmern kann man unterscheiden? Nenne je ein Beispiel! -Tastende Wegaufnehmer (Potentiometer) -Berührungslose Wegaufnehmer (Laser, Ultraschall)
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• Nenne 2 Vorteile der Wheatstone-Brücke -Die Verstärkung kann sehr hoch gewählt werden -> feine Auflösung -Vielseitiger Aufbau (Viertel-, Halb-, Vollschaltung) -> Anforderungsspezifische Anpassung der Schaltung -Einfacher Aufbau einer Temperaturkompensation
• Nennen Sie 3 Methoden zur Beschleunigungsmessung -Kapazitativ -Magnetisch/induktiv -mikromechanisch -piezoelektrisch -optisch -Widerstandänderung durch Lichteinfall
• Skizziere einen DMS und erkläre wie er funktionier -Eine Längenänderung des DMS ändert den Widerstand R=rho*l/A -Damit proportionaler Zusammenhang zwischen Dehnung und Widerstand möglich:deltaR/R_0=k*epsilon; k aus Experiment(Herstellerangabe)
• Nennen Sie die Komponenten eines Versuchsaufbaus eines Ermüdungsversuch an einem Großraumflugzeug -Versuchsgerüst -Hydraulikzylinder -Lastgeschirr -Prüfling
• Was sind die Anforderungen an ein Zug-/Druck- Lastgeschirr? -Leichte Bauweise -Ausreichende Schwingfestigkeit -Geklebte elastische Load Pads an Rippen
• Nennen Sie drei Ziele des Materialtests -Ermittlung von Materialkennwerten -Untersuchung zu Korrosionsverhalten und Verschleiß -Bestimmung der Eigenschaften des Mikrogefüges der Oberfläche und der Beschichtung
• Nennen Sie drei Ziele des Ermüdungsversuchs -Prüfen der Beständigkeit der Struktur -Simulation von Flügen, inklusive Take-Offs, Flugmanöver, Landungen und Bodenmanöver -Untersuchung des Verhaltens der Elemente unter zyklischen Belastungen über die gesamte operative Lebensdauer der Struktur
• Wie lauter der Versuchsablauf des mit dem statischen Versuch kombinierten Ermüdungsversuchs? -Limit Load Test -Eine Lebensdauer mit einem Lastfaktor von 1.15 -Ultimate Load Test -Schadenseinbringung -Halber Lebensdauer mit einem Lastfakter von 1.15 -K x Limit Load Test (bis zum Versagen)
• Wie lautet die Definition von Limit Load und Ultimate Load? -Limit Load: Erwartete maximale Beanspruchung während des Betriebs -Ultimate Load: Beanspruchung unter der die Struktur versagt
• Welche Werte kann das Verhältnis zwischen zu steuernder bzw. zu regelnder Energie und dem Energiegehalt des Steuersignals annehmen? Kann Werte von 103 bis ca. 107 annehmen
• Aus welchen Hauptbauteilen besteht ein hydraulisches Servoventil? Vorsteuerstufe, Rückführmechanismus, Hauptstufe
• Nennen Sie eine physikalische Grenze des Folgeregelbetriebs bei linearen Regelsystemen Druchflusssättigungen (keine lineare Abhängigkeit von Öldurchfluss und Ventilstrom (Leistungsgrenze des Ventils))
• Welche zwei Zylinderarten hinsichtlich der Lagerung gibt es und was zeichnet sie aus? Hydrostatisch gelagerter Zylinder: -hydrostatische Lagerun-nicht begrenzte Kolbengeschwindigkeit-hohe Belastungsfähigkeit ggü. Querkräften-Nahezu verschleissfrei-Hohe Anschaffungskosten-niedrige Eigenfrequenz Gedichteter Zylinder (Gleitlagerung) -Gleitlagerung-2 m/s maximale Kolbengeschwindigkeit (->Dichtring)-kein Lecköl-hohe Eigenfrequenz
• Geben Sie eine alternative Kraftaufbringung für hochfrequente Lebensdauerversuche an! Elektrodynamischer Shaker
• Welche Methode ist anzuwenden um ein vorzeitiges Erreichen des Maximalwerts beim Belastungsversuch zu erkennen? Maximalwert- und Gradientenkontrolle

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