Schädigungsmodellierung von Hilfsfügeelementen beim mechanischen Fügen von Stahlwerkstoffen

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Einführung

Der Karosseriebau ist zunehmend durch die Verwendung unterschiedlicher Werkstoffe in Mischbauweise gekennzeichnet, welches zur Verwendung einer Vielzahl von mechanischen Fügeverfahren geführt hat. Hieraus resultieren die Zielsetzungen, die mechanischen Fügeverfahren in ihrer Effizienz und ihren Einsatzbereichen zu erweitern, so die Variantenvielfalt zu reduzieren sowie Entwicklungszyklen zu verkürzen. Dies erfolgt mit Unterstützung der numerischen Simulation.

Durch die Berücksichtigung der Schädigungsentwicklung beim Fügen wird die Prognosegüte wesentlich verbessert und damit Überdimensionierungen von Bauteilen bzw. Verbindungen verringert, womit der Leichtbau unterstützt und Ressourcen geschont werden. Dem zufolge wird eine genauere Bauteilauslegung mit einer erhöhten Sicherheit gewährleistet. Auf Grund der mangelnden Abbildungsgenauigkeit im Bereich der Schädigung und eines fehlenden, genauen Schädigungsmodells ist eine detaillierte Analyse der Schädigungsakkumulation und der Versagensmechanismen im Hilfsfügeteil nicht möglich.

Um das Forschungsziel zu erreichen, sollen relevante Werkstoffkombinationen beim Halbhohlstanznieten untersucht werden. Für das Projektvorhaben relevante Verbindungen reduzieren sich auf jene, bei denen ein Versagen lokal im Niet auftritt. Das Nietversagen steht in diesem Projekt im Vordergrund und soll simulativ abgebildet werden. Dabei soll der dreidimensionale Spannungszustand am Niet durch Simulation identifiziert werden. Die erforderlichen Schädigungsproben sollen identifiziert und erprobt werden.

Es soll untersucht werden, welches Schädigungsmodell für eine verbesserte Prognosegüte geeignet ist. Die entwickelte Methode wird durch die Fügesimulation mit angepasstem Schädigungsmodell validiert. Die Forschungsergebnisse erlauben es insbesondere KMUs, die Schädigungsevolution sowie die Versagensmechanismen im Niet zu beschreiben und anhand der simulativen Auslegung von Fügeverbindungen die Fügeelemente zu entwickeln.


Projekt

FOSTA VP 1648, IGF 22527 N

Referent: M. Sc. Mortaza Otroshi, Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, Universität Paderborn


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