@mastersthesis{Peinhardt2023,
  type      = {Master Thesis},
  author    = {Peinhardt, Florian},
  title     = {Entwicklung einer Sensorschraube zur Erfassung von angreifenden Betriebsmomenten auf eine Schraubenverbindung},
  institution = {Fakult{\"a}t Maschinenbau und Verfahrenstechnik (M+V)},
  school    = {Hochschule Offenburg},
  pages     = {III, 61, [17]},
  year      = {2023},
  abstract  = {Schraubenverbindungen sind in der Technik als Verbindungselement nicht mehr wegzudenken. Die Voraussetzung f{\"u}r eine sichere Auslegung von Schraubenverbindung ist, dass alle anliegenden Kr{\"a}fte und Momente bekannt sind. Die Vorspannkraft{\"u}berwachung von kritischen Schraubenverbindungen oder zur Analyse von Schadensf{\"a}llen ist mittlerweile in der Industrie eine {\"u}bliche Methode. Zur Vorspannraft{\"u}berwachung hat die „Forschungsgruppe Schraubenverbindungen" der Hochschule Offenburg eine Sensorschraube entwickelt welche {\"u}ber drei Dehnungsmesstreifen auf dem Schraubenkopf die axial wirkende Schraubenvorspannkraft zuverl{\"a}ssig messen kann. Jedoch gibt es abseits von aufw{\"a}ndigen Laboraufbauten derzeit keine M{\"o}glichkeit, das auf eine Schraubenverbindungen wirkende Biegemoment {\"u}berwachen zu k{\"o}nnen. Hierf{\"u}r wird im Rahmen dieser Masterthesis untersucht, ob mit den Sensorschrauben der Hochschule Offenburg die anliegende Biegespannung detektiert und gemessen werden kann. Hierzu wurde in einem ersten Schritt ein detailliertes FEM Modell der Sensorschraube, inklusive multilinearem Materialmodell anhand von Zugversuchen, erzeugt und durch Vorversuche verifiziert. Durch dieses Modell konnte die Dehnung an den DMS-Positionen nachgestellt und verschiedene Einfl{\"u}sse auf das Verformungsverhalten identifiziert werden. In diesen Simulationen zeigte sich unteranderem, dass ein wirkendes Biegemoment auf die Schraubenverbindung eindeutig {\"u}ber die drei DMS-Positionen gemessen und sogar die Richtung der angreifenden Kraft bestimmt werden kann. Es zeigte sich jedoch auch, dass die Krafteinleitung in die Schraubenkopfauflage einen entscheidenden Einfluss auf die Ergebnisqualit{\"a}t der Sensorschraube hat. Um die Sensorschrauben mit einem definierten Biegemoment belasten zu k{\"o}nnen wird eine analytisch gut beschriebene L-Stoß-Verbindung als Pr{\"u}fvorrichtung konstruiert und gefertigt. Durch ausf{\"u}hrliche Finite-Elemente-Berechnungen an dieser Vorrichtung konnten die Dehnungen der einzelnen Messgitter abh{\"a}ngig von der anliegenden Biegespannung bestimmt werden. Mit anschließenden realen Versuchen werden die simulierten Belastungen nachgebildet. Obwohl die Reaktionen der DMS-Signale auf das anliegende Biegemoment eindeutig erkennbar sind, war eine Quantifizierung des Momentes nicht m{\"o}glich, da die allgemeine Signalstreuung der DMS {\"u}berwiegt. Zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist die Messwertstreuung auf Imperfektionen der Schraube, der Sensorik und der Pr{\"u}fvorrichtung. Durch weitere Simulationen konnte festgestellt werden, dass mit l{\"a}ngeren Messgittern die Dehnungseffekte aufgrund des Biegemomentes deutlicher abgebildet werden k{\"o}nnen. Dies deutet darauf hin, dass mit einer abweichenden Messgittergeometrie das Biegemoment vermutlich ausgewertet werden kann. Weiterf{\"u}hrende Untersuchungen hierzu sollen dies zeitnah best{\"a}tigen.},
  language  = {de}
}