Beschreibung
P 593 – Methodenentwicklung zur Berechnung und Auslegung geklebter Stahlbauteile für den Fahrzeugbau
Ziel des Forschungsprojektes war die Entwicklung einer Methode, mit der die Steifigkeit und insbesondere die Festigkeit von einzelnen Klebverbindungen und ganzen geklebten Strukturen mit den in der Fahrzeugindustrie verwendeten Computer-Programmen zur Methode der Finiten Elemente (FEM) berechnet bzw. abgeschätzt werden können. Ausgangspunkt war die auf der Kontinuums- und Bruchmechanik beruhende Werkstoffprüfung und Festigkeitslehre, die konsequent auf die Besonderheiten der dünnen Klebschicht in einer Verbindung angewendet wurden. Die Aufteilung der experimentellen und theoretischen Untersuchungen auf die beteiligten Forschungsstellen führte zur Festlegung
geeigneter Proben und Versuchsdurchführungen zur Ermittlung des mechanischen Klebstoff- bzw. Klebschichtverhaltens und daraus hergeleiteter Kennwerte für die numerischen Berechnungen des Beanspruchungszustands sowie des Versagens einer Klebverbindung.
Auf dieser Grundlage folgten die mechanische Modellbildung, die mathematische Formulierung eines klebstoffgerechten Werkstoffmodells und seine Implementierung in FEM-Programme. Zur Validierung der experimentellen und numerischen Methoden wurden Strukturverformungen und Verbindungsversagen an bauteilähnlichen Klebverbindungen und Musterbauteilen numerisch berechnet und experimentell mit der Feldmesstechnik überprüft.
Zum Abschluss gekommen sind im Vergleich zu den Zielsetzungen des Forschungsantrags die experimentellen Grund- und Bauteilversuche bei quasistatisch-zügiger Beanspruchung, die theoretischen Grundlagen zur mathematischen Modellbildung und die Implementierung in ein FEM-Programm. Neben dem großen Fortschritt, der mit dem Forschungsprojekt erreicht worden ist, zeigen die bisher erzielten Ergebnisse aber auch auf, dass für einzelne Schritte noch Verfeinerungen und Modifikationen vorgenommen werden müssen, um schließlich ein universell einsetzbares Berechnungsprogramm für geklebte Strukturen der Industrie zur Verfügung stellen zu können.
Die Ergebnisse, die im Forschungsbericht ausführlich dargestellt sind, zeigen im Vergleich mit der vorhandenen Literatur oder mit industriellen Anwendungen, dass für die moderne Klebtechnik eine breite experimentelle und theoretische Basis geschaffen und ein wesentlicher und weitreichender Beitrag auf dem Gebiet der Berechnung von Klebverbindungen geleistet und ein hoher Erkenntnis- und Entwicklungsstand erzielt wurde.
Autoren:
O-D. Hennemann, M. Brede, O. Hesebeck, O. Hahn, J. Jendrny, C. Handing, M. Schlimmer, J. Bornemann
Veröffentlichung:
2015
