Simulationsbasierte Betriebsfestigkeitsanalyse stanzgenieteter Bauteile

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S13-LWF


Kernthesen

 

  • Beanspruchungsprognose am Ersatzelement
  • Abbildung der anisotropen Fügepunktsteifigkeit
  • Lebensdauerabschätzung der mechanisch gefügten Verbindungen

Zusammenfassung

Hybridstrukturen aus Aluminium- und Stahlblechen, wie sie bei modernen Leichtbau-konstruktionen zunehmend vorkommen, sind ein guter Kompromiss zwischen Festigkeit und Gewicht der Konstruktion.

Das in der Blechverarbeitung häufig eingesetzte Widerstandspunktschweißen führt bei der Verbindung von artverschiedenen Werkstoffen nicht zu der gewünschten Verbindungsqualität. In solchen Fällen stellt das mechanische Fügen mittels Halbhohlstanzniet eine gute Alternative dar.

Eine betriebsfeste Auslegung von komplexen Bauteilen mit mehreren Fügepunkten kann aufgrund der Rechenzeit nicht mit fein vernetzten Detailmodellen des Fügepunktes erfolgen. Fügeverbindungen in der Crashberechnung ganzer Strukturen (z. B. Automobilkarosserien) werden durch Ersatzmodelle dargestellt.

Das Ziel des zugrundeliegenden Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer Berechnungsmethode zur Auslegung von zyklisch belasteten halbhohlstanzgenieteten Bauteilen. Die zu entwickelnde Berechnungsmethodik soll dem späteren Anwender eine Bauteilauslegung mit möglichst geringem experimentellem Aufwand ermöglichen.

Um dieses Ziel zu erreichen, wird eine Vorgehensweise über örtliche Schnittlasten verfolgt. Für komplexe Geometrien wird ein Ersatzmodell des Fügepunktes auf der Basis von Schalenelementen und linearelastischer FE-Rechnungen entwickelt, welches dieselben Steifigkeiten wie der reale Fügepunkt aufweist. Mit den Kraftkomponenten, die auf den Ersatzfügepunkt wirken und dessen simulativer oder experimenteller Charakterisierung, kann die Lebensdauer für komplexe Bauteile abgeschätzt werden.


Projekt

EFB 04/216, IGF 19760N

Referent: Mortaza Otroshi, M.Sc, LWF


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