Beschreibung
P 1348 – Methodenentwicklung zur Versagensanalyse aufgrund der Aushärtung vorgeschädigter Klebverbindungen in stahlintensiven Mischbaustrukturen
Der anhaltende Einzug der metallischen Mischbauweise in die Entwicklung leichter und effizienter Produkte stellt neue Anforderungen an die Auslegung gefügter Mischbaustrukturen mit artverschiedenen Werkstoffen. In diesem Zusammenhang spielen insbesondere Klebverbindungen mit warmhärtenden, strukturellen 1 K Klebstoffen auf Epoxidharzbasis eine wichtige Rolle, da diese innerhalb des Fertigungsprozesses der Mischbaustruktur unter hohen Temperaturen ausgehärtet werden. Die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Fügepartner verursachen dabei eine mechanische Beanspruchung der Klebschicht, die zur Veränderung der Materialeigenschaften des Klebstoffs bis hin zur Schädigung führt. Bei einer Folgebelastung der Klebverbindung ist neben der Vorschädigung eine Änderung der Festigkeit in Abhängigkeit der Deformationshistorie während des Fertigungsprozesses zu beobachten. Im Zuge dessen ist die Richtung der Folgebelastung ausschlaggebend für die Beanspruchbarkeit der Klebschicht.
Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer Methode zur Versagensanalyse von Strukturklebverbindungen in metallischen Mischbaustrukturen unter Crashbelastung mit Vorschädigung aufgrund der Aushärtung. Dabei wird der zuvor beschriebene Einfluss aus dem Fertigungsprozess auf die mechanischen Eigenschaften der Klebschicht berücksichtigt. Für eine möglichst genaue Auslegung metallischer Leichtbaustrukturen wird eine verbesserte Prognosegüte für die Crashanalyse angestrebt. Dafür wird eine experimentelle Prüfmethodik entwickelt, welche die relevanten Materialeigenschaften sowohl während des Fertigungsprozesses als auch bei Folgebeanspruchung charakterisiert. Die Erkenntnisse der experimentellen Prüfmethodik dienen der Weiterentwicklung des Toughened Adhesive Polymer (TAPO) Modells, um die Vorschädigung und den Einfluss des Fertigungsprozesses in der Crashberechnung zu berücksichtigen. Damit erhalten Ingenieurbüros, die häufig KMU sind, ein Werkzeug, das Ihnen die optimale Auslegung gefügter Strukturen ermöglicht.
Veröffentlichung:
Juli 2022
Autoren:
M. Sc. F. Beule, Prof. Dr.-Ing. G. Meschut, M.Sc. T. Aubel, Prof. Dr.-Ing. A. Matzenmiller
