Beitrag zur Prüfung des Verspannungszustandes von speziellen Schraubenverbindungen durch eine akustische Resonanzanalyse

Die Beurteilung des Verspannungszustandes von Schraubenverbindungen ist ein in Literatur und Praxis umfangreich diskutiertes Thema. Ausgangshypothese der Arbeit ist, dass der Verspannungszustand von Schraubenverbindungen deren Schwingungsverhalten bei künstlicher Anregung maßgeblich beeinflusst.
Durch impulsförmiges Anregen der Schraube wird diese in Schwingung versetzt. Das resultierende Schwingungsverhalten wird über einen Beschleunigungsaufnehmer erfasst.
Als wissenschaftliche Grundlage werden in der Arbeit relevante Wirkmechanismen diskutiert, welche das Schwingungsverhalten der Schraubenverbindung, neben der Änderung des Verspannungszustandes, beeinflussen können.
Die Verifizierung des Verfahrens erfolgt, neben den theorethischen Überlegungen in drei experimentelle Schritten.
Im ersten Schritt wird die Fragestellung der Zuordnung einer messtechnisch erfassten Resonanzfrequenz zum Verspannungszustand einer idalisiert aus der Bauteilstruktur herausgelösten Ein-Schraubenverbindung nachgewiesen.
Im zweiten Schritt wird diese Schraubenverbindung in die Bauteilstruktur integriert und die Auswirkungen experimentell untersucht.
Abschließend wird in einem Praxisbeispiel das Verfahren in einer komplexen Bauteilstruktur erprobt. Untersucht werden hierbei Zylinderkopfverschraubungen. Mit Hilfe des Verfahrens konnten in diesem praktischen Anwendungsfall 48 undefininiert vorgespannte Schraubenverbindungen erfolgreich geprüft und deren Verspannungszustand beurteilt werden.
Zusammenfassend wird in dieser Arbeit ein neuartiges Verfahren für die objektiverte Prüfung von Schraubenverbindungen auf Grundlage der akustischen Resonanzanalyse vorgestellt.