P 958 – Experimentelle und numerische Untersuchungen des Crashverhaltens hybridgefügter Verbindungen

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ISBN: 978-3-96780-129-3 Artikelnummer: b6cdd18c4f6d Kategorien: ,

Beschreibung

P 958 – Experimentelle und numerische Untersuchungen des Crashverhaltens hybridgefügter Verbindungen

Bei der Umsetzung innovativer Leichtbaukonzepte finden verstärkt mechanische Fügeverfahren Anwendung. Die mechanische Fügetechnik bietet gegenüber der thermischen Fügetechnik den entscheidenden Vorteil, dass sich mit ihr auch Mischverbindungen aus artverschiedenen Werkstoffen  prozesssicher realisieren lassen, ohne dass die positiven Werkstoffeigenschaften durch thermische Beeinflussung herabgesetzt werden. Bei den zusätzlich steigenden Anforderungen hinsichtlich hoher Karosseriesteifigkeiten und der Fahrzeuginsassenabsicherung bei hohen Crashgeschwindigkeiten kommt insbesondere der Fügetechnologie Kleben in Kombination mit den mechanischen Fügeverfahren (Hybridfügen) eine Schlüsselfunktion zu. Für den effektiven Einsatz dieser Hybridfügeverfahren, die Kombination des Klebens mit den mechanischen Fügeverfahren, in crashrelevanten Bereichen fehlen jedoch bislang ausreichende Verbindungskennwerte, die eine Vorhersage über das Tragverhalten dieser Verbindungen unter hohen Belastungsgeschwindigkeiten ermöglichen.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde das Crashverhalten von Halbhohlstanznietklebverbindungen aus Stahl-Stahl-Werkstoffkombinationen umfassend charakterisiert. Dazu wurden Kenndaten aus den Grundversuchen an standardisierten Proben für die Klebverbindung bestimmt. Darüber hinaus erfolgte im Rahmen des Forschungsvorhabens die Entwicklung eines Prüfkonzepts für die Ermittlung von Kennwerten an punktförmigen mechanisch gefügten Verbindungen auf Basis von Grundversuchen. Die belastungs- und geschwindigkeitsabhängige Tragfähigkeitsermittlung zur Charakterisierung des Verbindungs- und Versagensverhaltens mechanisch gefügter, geklebter und hybrid gefügter Verbindungen auf der Ebene der technologischen Versuche erfolgte mit Hilfe des LWF-KS-2-Prüfkonzeptes sowie Scherzug- und Schälzugproben. Daraus resultiert eine entsprechende Datenbasis zur Abschätzung des Tragverhaltens dieser Verbindungen. Aufbauend auf den ermittelten Kennwerten aus den Grundversuchen wurden geeignete numerische Modelle für die praktische Anwendung entwickelt und optimiert. Die Verifizierung der entwickelten Ersatzmodelle anhand der ermittelten Verbindungskennwerten an technologischen Proben zeigte gute Übereinstimmung im Vergleich zu den experimentellen Ergebnissen, sowohl für die elementaren Fügeverfahren Kleben und Halbhohlstanznieten, als auch für die hybride Kombination dieser Fügeverfahren.
Die Validierung des Ersatzmodells erfolgte durch Simulation der T-Stoß-Versuche für die untersuchten Fügeverfahren unter Variation der Lasteinleitung und Prüfgeschwindigkeit. Dabei wurde eine gute Übereinstimmung mit den Versuchsergebnissen erzielt. Es konnte gezeigt werden, dass das im Rahmen dieses Projekts entwickelte Ersatzmodell zur Modellierung von Halbhohlstanznietklebverbindungen in FahrzeugCrashsimulationen geeignet ist.

Veröffentlichung:
2015

Autoren:
Prof. Dr.-Ing. G. Meschut, Prof. Dr.-Ing. O. Hahn, Dr.-Ing. D. Hein, Dipl.-Ing. A. Nelson