Geklebte Strukturen unter Crashbeanspruchung

Beschreibung

Geklebte Verbindungen stellen eines der effizientesten Fügeverfahren der Natur dar und auch in technischen Anwendungen wird das Potential dieser Technologie zunehmend erkannt. Anforderungen moderner Leichtbaukonzepte erfordern Fügekonzepte wie die Klebtechnik, welche unterschiedliche Materialien mit hoher Tragfähigkeit verbinden können. Zur Anwendung in der technischen Praxis sind jedoch präzise und zuverlässige FEM­ Berechnungsmodelle von hoher Relevanz, welche für Klebschichten nur eingeschränkt zur Verfügung stehen. In dieser Arbeit wird deshalb zunächst ein Überblick über die Werkstoffphänomene polymerer Klebstoffe unter Crashbeanspruchung gegeben und aus mikromechanischen Betrachtungen vier dominierende Werkstoffcharakteristika abgeleitet. Zunächst kennzeichnet die Zug-Schub-Asymmetrie die starke Abhängigkeit des Materialverhaltens vom jeweiligen Beanspruchungszustand, die plastische Verfestigung und das Entfestigungsverhalten sind für die Gesamtverformung einer Fügestelle entscheidend, da deren Spannungsniveau die Verformung der Fügeteile bestimmt. Ein letzter Aspekt gilt der ausgeprägten Dehnratenabhängigkeit der Klebstoffe, welche das gesamte Materialverhalten beeinflusst. Diese physikalischen Eigenschaften werden in einem Materialmodell abgebildet, welches den Einfluss des Beanspruchungszustands und die Dehnratenabhängigkeit berücksichtigt. Ergänzt wird dieses Modell durch einen dualen Schädigungsansatz, welcher auf Basis einer volumetrischen bzw. deviatorischen Vergleichsdehnung das Entfestigungsverhalten beschreibt und sich stark an den mikromechanischen Verformungsmechanismen orientiert. Dieses Materialmodell wird in ein kommerzielles FEM-System integriert und mit Hilfe von Kohäsivzonenelementen so aufbereitet, dass auch Entfestigungsvorgänge numerisch stabil wiedergegeben werden.

Autor*in

Manuel Hetrich

Themen in »Geklebte Strukturen unter Crashbeanspruchung«

Crashsimulation FEM Fügetechnik Kleben Materialmodell

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