P 1028 – Analyse der Schwingfestigkeit geklebterStahlverbindungen unter mehrkanaligerBelastung – MAyFAIr

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ISBN: 978-3-946885-86-3 Artikelnummer: 67ef3e4a3ad5 Kategorien: ,

Beschreibung

P 1028 – Analyse der Schwingfestigkeit geklebter Stahlverbindungen unter mehrkanaliger Belastung – MAyFAIr

Die zuverlässige Analyse der Lebensdauer geklebter Stahlverbindungen unter schwingender Last besitzt für die Auslegung im Karosserierohbau einen besonderen Stellenwert. Hierfür existieren aktuell keine als gültig anerkannten und leicht anzuwendenden Konzepte. Daher erfordert die Lösung der  meisten Probleme beim Stahlkleben die Durchführung aufwändiger Versuche. Erschwerend kommt hinzu, dass in der Praxis überwiegend der allgemeine Fall mit in verschiedenen Raumrichtungen gleichzeitig wirkenden Lasten vorliegt. Besteht in der zeitlichen Abhängigkeit der Kraftverläufe zum Beispiel eine Phasenverschiebung, dann ist der lokale Spannungszustand nicht mehr proportional zur äußeren Belastung. Diese sogenannte nichtproportionale Beanspruchung kann sich auf die Lebensdauer auswirken und muss deshalb im betriebsfesten Design berücksichtigt werden können. Diese allgemeine Art der Belastung wurde bei geklebten Stahlbauteilen bisher nur wenig betrachtet.
Bisher durchgeführte Untersuchungen an spezifischen Klebverbindungen unter einkanaliger Belastung haben gezeigt, dass eine Bewertung der Lebensdauer auf Basis des initialen Spannungszustands und einer Wöhlerlinie für den Klebstoff bei bekannten Gesetzmäßigkeiten für Schadensakkumulation und Mittelspannungseinfluss möglich ist, solange die Belastungen klein bleiben und der Klebstoff sich weitgehend linear verhält. Vorteil und zugleich Nachteil bei der Anwendung kontinuumsmechanischer Methoden auf Klebverbindungen ist die Vernachlässigung der zeitlichen Entwicklung der  Beanspruchung. Durch diese Vereinfachung ist der Zeitaufwand für Berechnungen extrem kurz, wodurch in der Gesamtfahrzeugsimulation die Betrachtung und Bewertung vieler Lastfälle in kurzer Zeit ermöglicht wird. Nachteilig sind die damit verbundenen Abweichungen zwischen theoretischer und tatsächlicher Lebensdauer.
Genauere Ergebnisse sind zu erwarten, wenn der fortschreitende Steifigkeitsverlust der geklebten Stahlkonstruktion in der Berechnung Berücksichtigung findet. Dies ist mit Hilfe der Kontinuumsschädigungsmechanik möglich. Der höheren Genauigkeit steht jedoch ein größerer Bedarf an Rechenleistung gegenüber, der bisher eine breite Anwendung schadensmechanischer Modelle in der Betriebsfestigkeit verhindert hat.
Die vorliegende Untersuchung wurde durchgeführt, um Antworten auf die Frage nach dem Verhalten von Stahlklebverbindungen unter mehrkanaliger Belastung zu finden sowie Berechnungsansätze weiterzuentwickeln und zu validieren. Untersucht wurden ein steifer, höherfester Klebstoff und ein zähmodifizierter Klebstoff aus dem Karosserierohbau auf Stahloberflächen. Als Methoden zur Lebensdauerprognose wurden ein spannungsbasierter Ansatz mit postprozessorbasierter Lebensdauerabschätzung und ein schädigungsmechanischer Ansatz untersucht. Für beide Ansätze wurde die Methodik zur Validierung weiterentwickelt und erprobt. Damit soll ein Beitrag zur Verbesserung der Lebensdauerprognose für mehrkanalig belastete Stahlklebverbindungen geleistet werden.

Veröffentlichung:
2017

Autoren:
Prof. Dr. B. Mayer, Dr. Ch. Nagel, Dipl.-Ing. A. Fiedler, Dipl.-Ing. G. Rybar, Prof. Dr.-Ing. G. Meschut, Dipl.-Ing. S. Cavdar, Dr.-Ing. D. Teuenberg, Prof. Dr.-Ing. Matzenmiller, Dipl.-Ing. U. Kroll