Beschreibung
P 676 – Methodenentwicklung zur Berechnung von höherfesten Stahlklebverbindungen des Fahrzeugbaus unter Crashbelastung
Die strukturelle Klebtechnik mit hochfesten Stahlblechen spielt im Automobilbau eine zunehmend wichtige Rolle. Unabdingbar für neue Entwicklungen sind Berechnungs und Simulationsverfahren zur Auslegung geklebter Strukturen, insbesondere unter Crashbeanspruchung.
In diesem Forschungsvorhaben wurden Werkstoffmodelle und Simulationsverfahren entwickelt und implementiert, die die numerische Simulation der Beanspruchung und des Versagensverhaltens der Klebverbindungen im Crashlastfall erstmals ermöglichen. Dabei wurden zwei Wege beschritten: Kontinuumsmechanische Modelle bieten die Grundlage für die lokale Betrachtung der Klebverbindung, vereinfachte Ersatzmodelle erleichtern die zeitnahe Umsetzung in der industriellen Anwendung. Als kontinuumsmechanisch basierte Ansätze stehen sowohl physikalisch begründete Formulierungen wie auch Kombinationen mit empirischen Ansätzen für die Geschwindigkeitsabhängigkeit des plastischen Fließens und des Versagens zur Verfügung. Die Finite Element Modellierung erfordert mehrere Elemente über die Klebschichtdicke. Für die Ersatzmodellierungen wurden spezielle Grenzflächenelemente oder vereinfachte Darstellungen der Klebfuge mit einem Volumenelement über die Klebschichtdicke gewählt. Als einfachste Näherung wurde ein bi-lineares Ersatzmodell mit einem bruchmechanisch motivierten Versagensansatz verwendet.
Die im Vorhaben erzielten Fortschritte in der Simulationstechnik ermöglichten weiterhin ein vertieftes und besseres Verständnis der bei hohen Prüfgeschwindigkeiten durchzuführenden Prüfungen zur Kennwertermittlung. In einigen Fällen konnten bereits während des Vorhabens durch die Simulationsergebnisse veranlasste Verbesserungen der Prüftechnik vorgenommen werden. Es konnten Auswirkungen von Trägheitseffekten auf die Messsignale verstanden werden. Der Forschungsbericht ist so aufgebaut, dass er ausgehend von den Überschriften in Teilabschnitten gelesen werden kann. Die verschiedenen Modellansätze sind unabhängig voneinander beschrieben. Der Darstellung der Versuche zur Kennwertermittlung und der Modellansätze folgen die validierenden Prüfungen und Simulationen an der KSII-Probe, dem T-Stoß, der B-Säule und der Türschachtverstärkung.
Das letzte Hauptkapitel enthält verschiedene, tiefer gehende Aspekte zur Berechnung und Prüfung der KSII-Probe und anderer Grundversuche, der Parameteridentifikation, der Implementierung und dem kritischen Zeitschritt.
Autoren:
M. Brede
Veröffentlichung:
2008
