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Versagensmodellierung von Fügeverbindungen in der Crashsimulation

 
: Sommer, S.; Andrieux, F.; Memhard, D.

VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik:
Berechnung und Simulation im Fahrzeugbau 2010 : 15. Kongress, Baden-Baden, 16. und 17. November 2010
Düsseldorf: VDI Verlag, 2010 (VDI-Berichte 2107)
ISBN: 978-3-18-092107-5
ISSN: 0083-5560
pp.183-201
SIMVEC Berechnung und Simulation im Fahrzeugbau <15, 2010, Baden-Baden>
German
Conference Paper
Fraunhofer IWM ()

Abstract
Fügeverbindungen sind in extremen Belastungssituationen wie dem Crash hochbelastete Stellen, da sie die einzelnen Komponenten einer Karosserie erst zur tragenden Struktur verbinden. Die Crashsimulation benötigt anwendbare und zuverlässige Ersatzmodelle für die unterschiedlichen Fügeverbindungen, um belastbare Aussagen über die Crashsicherheit der Fahrzeuge treffen zu können. Im Bericht werden Ersatzmodellierungen für punktförmige, linienförmige und flächige Fügeverbindungen für die Crashsimulation in verschiedenen Crash-Codes vorgestellt und die Vorgehensweisen zur Bestimmung der Modellparameter erläutert. Darüber hinaus wird die Modellierung unterschiedlicher Fügeverbindungen mit den entsprechenden Ersatzmodellen gezeigt. Dabei handelt es sich um das Connector-Element Fastener für Schweisspunkte in Abaqus/Explicit und Volumenelemente mit Cohesive-Formulierung für Laserschweissnähte in LS-Dyna, MPC-Plink in PAM-Crash und Volumenelemente mit dem User-Materialmodell für Stanznietverbindungen sowie die vom Crash-Code unabhängige Kalibrierung auf die Elementdicke für Klebverbindungen. Die Ergebnisse der jeweiligen Bauteilsimulationen mit den Ersatzmodellen und die Vergleiche mit Versuchsergebnissen werden aufgezeigt. Die Vergleichsergebnisse stellen die aktuellen Möglichkeiten und Grenzen dar. Abschließend wird festgestellt, dass die Ersatzmodellierungen für die Komponentensimulation geeignet und in Crashsimulationen von Gesamtfahrzeugen anwendbar sind. Allerdings existiert ein teilweiser Erweiterungsbedarf der Ersatzmodelle, um die Dehnratenabhängigkeit des Verbindungsverhaltens berücksichtigen zu können. Auf ein weiterführendes Forschungsthema dazu im laufenden FOSTA-Projekt wird verwiesen. Desgleichen wird im Bericht nicht auf die Fügetechniken Schweisspunkt-Kleben und Stanzniet-Kleben eingegangen, obwohl diese Hybridverbindungen zunehmend im Karosseriebau eingesetzt werden. Es wurde jedoch nachgewiesen, dass durch einfache Kombination bzw. Überlagerung der Ersatzmodelle für Schweisspunkte oder Stanzniete mit der Ersatzmodellierung für die Klebverbindung die gemessenen Tragfähigkeiten und das beobachtete Versagensverhalten unter unterschiedlichen Belastungen mit guter Übereinstimmung wiedergegeben werden kann.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-180468.html