Anrisserkennung an geclinchten Proben während einer zyklischen Belastung unter Nutzung eines Scanning Laser-Doppler-Vibrometers

Clinchen ist ein umformtechnisches Fügeverfahren. Die Clinchpunktgeometrie sorgt für eine lokale Spannungsüberhöhung, welche das Ermüdungsverhalten beeinflusst. Daher können für die Auslegung von Clinchverbindungen keine klassischen Wöhlerlinien herangezogen werden, sondern es bedarf der Ermüdungsprüfung der jeweiligen Clinchverbindung. Hierbei ist die optische Zugänglichkeit der Rissinitiierungsstelle nicht immer gegeben, sie ist jedoch für das Verständnis des Ermüdungsverhaltens gerade im Bereich höherer Lastspielzahlen von enormer Bedeutung. Zur Identifikation des Versagens können während des Prüfvorgangs alternativ verschiedene andere Kriterien herangezogen werden, wie ein Kraftabfall, eine überdurchschnittliche Dehnung oder im Falle eines Resonanzprüfstandes eine Frequenzänderung. Diese Abschaltkriterien bieten jedoch nicht die Möglichkeit, in situ die Schädigung bzw. Anrissbildung zu lokalisieren. Hierzu wird in dieser Machbarkeitsstudie die Schallemissionsanalyse unter Nutzung eines Scanning Laser-Doppler-Vibrometers erprobt. Es werden zwei Versuchsszenarien vorgestellt, bei denen die Messungen einerseits eine Detektion der Schädigungsentwicklung und andererseits eine lokale Eingrenzung des Rissursprungs erlauben.

Clinching is a forming joining process. The clinch point geometry causes a local stress intensification which influences the fatigue behaviour. For this reason, no classic Wöhler curve can be used to design clinched joints; instead, fatigue testing of the respective clinched joint is required. Here, the crack initiation point is not always visible, but it is of highly important for understanding the fatigue behaviour, especially in the range of higher load cycles. Various criteria can be used to identify failure during the test procedure, such as a drop in force, an above-average strain or, in the case of a resonance test rig, a change in frequency. However, these shutdown criteria do not provide the ability to spatially resolve the damage or cracking. For this purpose, the acoustic emission analysis using a scanning laser Doppler vibrometer is tested in this feasibility study. Two test scenarios are presented in which the measurements allow on the one side a detection of the damage development and on the other side a localisation of the crack initiation.