Hybride Versuchsmethoden zur Effizienzsteigerung in der Betriebsfestigkeitserprobung von komplex eingebundenen Teilstrukturen

Steigender Zeit- und Kostendruck in der Produktentwicklung sowie zunehmende Komplexität durch Systemintegration stellen große Herausforderungen für die Betriebsfestigkeitserprobung dar, insbesondere bei Teilstrukturen und Systemen, die komplex in größere elastische Strukturen eingebunden sind. Oftmals ist eine aussagekräftige Festigkeitserprobung aufgrund der Wechselwirkungen der Strukturen nur im Kontext des Gesamtsystems möglich, was jedoch erst spät im Entwicklungsprozess realisierbar ist und zu teuren Verzögerungen führt, wenn Schwachstellen erst dann identifiziert werden. Hybride Versuchsmethoden bieten eine Lösung, indem sie eine frühere Erprobung von Teilstrukturen und -systemen mit reduzierter Hardware ermöglichen. Dabei werden nur die im Fokus des Versuchs stehenden Teile als Prüfling verwendet. Die Versuchsdurchführung ist nicht von der Verfügbarkeit angrenzender Strukturen abhängig. Das Verhalten der umgebenden Struktur wird durch numerische Modelle beschrieben und durch aktive oder passive Prüfstandskomponenten im Versuch nachgebildet. Dies ermöglicht eine effiziente Kombination von numerischer und experimenteller Festigkeitsbewertung, wobei die Numerik die Bauteilbelastungen ermittelt und die experimentelle Erprobung die lokale Beanspruchbarkeit verifiziert. Solche Ansätze erleichtern zudem die Durchführung einer höheren Anzahl von Tests, etwa für Variantenuntersuchungen oder zur Gewinnung statistischer Informationen. Bei Gesamtsystemtests ist das oft nicht oder nur mit hohem Aufwand möglich. Die Anwendungsbeispiele einer an den LKW-Rahmen angebundenen Batterie sowie eines Segments eines strukturintegrierten Hochvoltspeichers zeigen das Potential der Versuchsvereinfachung durch die Einbindung der Simulation in die Erprobungsmethodik.