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Ultraschallbasierte in situ Vorspannkraftermittlung an Schrauben ohne Referenzmessung im nicht verspannten Zustand durch Kombination von Longitudinal‐ und Transversalwellen

Niwinski, T. J. ; Kraemer, F. ; Klein, M. ; Oechsner, M. ; Herter, S. ; Becker, M. M. (2024)
Ultraschallbasierte in situ Vorspannkraftermittlung an Schrauben ohne Referenzmessung im nicht verspannten Zustand durch Kombination von Longitudinal‐ und Transversalwellen.
In: Materials Science and Engineering Technology = Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 2023, 54 (8)
doi: 10.26083/tuprints-00024670
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Item Type: Article
Type of entry: Secondary publication
Title: Ultraschallbasierte in situ Vorspannkraftermittlung an Schrauben ohne Referenzmessung im nicht verspannten Zustand durch Kombination von Longitudinal‐ und Transversalwellen
Language: German
Date: 9 February 2024
Place of Publication: Darmstadt
Year of primary publication: 2023
Place of primary publication: Weinheim
Publisher: Wiley-VCH
Journal or Publication Title: Materials Science and Engineering Technology = Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Volume of the journal: 54
Issue Number: 8
DOI: 10.26083/tuprints-00024670
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Origin: Secondary publication DeepGreen
Abstract:

Die ultraschallbasierte Vorspannkraftermittlung an Schrauben wird derzeit überwiegend mit der Ein‐Moden‐Methode realisiert. Diese Methode basiert auf der Laufzeitmessung von Longitudinalwellen. Hierbei ist für jede Schraube eine Referenzmessung im nicht verspannten Zustand notwendig. In der vorliegenden Publikation wird die Ein‐Moden‐Methode um eine weitere Ultraschallwellenart, die Transversalwelle, ergänzt. Es wird dargestellt, dass mit der Zwei‐Moden‐Methode auf eine Referenzmessung im nicht verspannten Zustand verzichtet werden kann. Ein analytisches Verfahren zur Bestimmung des schraubfallspezifischen akusto‐elastischen Materialkennwerts (K‐Wert) wird vorgestellt, welcher für die ultraschallbasierte Vorspannkraftermittlung notwendig ist. Die analytisch ermittelten K‐Werte werden mit experimentellen K‐Werten aus Zugversuchen an Schrauben verglichen. Der Einfluss von Werkstoff, Festigkeitsklasse und Oberflächenschutzsystem wurde an zylindrischen Werkstoffproben ermittelt. In Bauteilversuchen wurden Vorspannkräfte an montierten Schrauben mit der Zwei‐Moden‐Methode ermittelt, ein möglicher Einfluss des Montageverfahrens untersucht und die Ergebnisse hinsichtlich ihrer Genauigkeit interpretiert.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

Ultrasonic based bolt preload evaluation is commonly performed using the mono‐wave method. This method works by measuring the time of flight of longitudinal waves. Here, a reference measurement in the unloaded condition is necessary for each bolt. In this publication the longitudinal wave is complemented by another type of ultrasonic wave ‐ the transverse wave. This method does not require a reference measurement in the unloaded condition for each bolt. Moreover, an analytic method for determining the bolt‐specific K‐value is introduced, which is needed for the ultrasonic bolt preload determination. The analytically calculated K‐values are compared with experimental K‐values from tensile tests. The influence of material, bolt property class and surface protection system were determined with cylindrical specimens. In component tests, the bolt preload was evaluated using the bi‐wave method, a possible influence of the bolt assembly method was investigated and the results were interpreted regarding their accuracy.

English
Uncontrolled Keywords: akusto-elastische Konstanten, Longitudinal- und Transversalwelle, Schraubenverbindung, ultraschallbasierte Vorspannkraftermittlung, Zwei-Moden-Methode
Status: Publisher's Version
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-246700
Additional Information:

Ausgewählter Beitrag von der 13. Informations- und Diskussionsveranstaltung SCHRAUBENVERBINDUNGEN des deutschen Schraubenverbandes (DSV) und des Zentrums für Konstruktionswerkstoffe (MPA-IfW) der TU Darmstadt am 23./24. 06. 2021 Selected contribution from the 13th information and discussion event BOLTED CONNECTIONS of the German Fastener Association (DSV) and the Center for Structural Materials (MPA-IfW) of the TU Darmstadt on 23./24. 06. 2021

Classification DDC: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering and machine engineering
600 Technology, medicine, applied sciences > 670 Manufacturing
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering > Center for Engineering Materials, State Materials Testing Institute Darmstadt (MPA) Chair and Institute for Materials Technology (IfW)
Date Deposited: 09 Feb 2024 14:06
Last Modified: 09 Feb 2024 14:06
SWORD Depositor: Deep Green
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/24670
PPN:
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