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Daten- und prognosebasierte Generierung von Modellparametern für die Crashsimulation mechanisch gefügter Verbindungen

 
: Rochel, P.; Sommer, S.; Günther, M.; Herfert, D.; Meschut, G.; Hein, D.; Giese, P.

:
Fulltext (PDF; )

DYNAmore GmbH, Stuttgart:
15th German LS-DYNA Forum 2018 : October 15-17, 2018, Bamberg, CD-ROM
Stuttgart: DYNAmore, 2018
12 pp.
LS-DYNA Forum <15, 2018, Bamberg>
Bundesministerium fur Wirtschaft und Energie BMWi (Deutschland)
IGF; 18468
German
Conference Paper, Electronic Publication
Fraunhofer IWM ()
mechanisches Fügen; Verbindungstechnik; Ersatzmodellierung; Crashsimulation; Halbhohlstanznieten; Vollstanznieten; fließlochformendes Schrauben; Bolzensetzen

Abstract
Durch die immer stärker fokussierte Umsetzung von innovativen Leichtbaukonzepten findet ein vermehrter Einsatz von mechanischen Fügeverfahren (Halbhohlstanznieten, Vollstanznieten, fließlochformendes Schrauben, Schließringbolzen- und Hochgeschwindigkeitsbolzensetzen) in Multi-Material-Konstruktionen (z.B. Multi-Material Karosseriekonzepte) statt. Dabei werden mechanische Fügeverfahren insbesondere an hoch belasteten Stellen in der Konstruktion eingesetzt. Für die Crashsimulation dieser neuartigen Verbindungen fehlen jedoch bislang vollständige Modelle zur Berechnung des Tragverhaltens. Für die Ersatzmodellierung von Verbindungen ganzer Fahrzeugstrukturen ist eine hohe Anzahl an praktischen Experimenten und Messungen zur Parameteridentifikation und Kalibrierung notwendig. Dies ist einerseits zeit- und andererseits kostenintensiv. Zur Einsparung von realen Messungen wurde eine universelle Prognosefunktionalität für eine Vielzahl der aktuell eingesetzten mechanischen Fügeverfahren entwickelt, mit dem das Crashverhalten von noch unbekannten Verbindungen (beliebige, gefügte Kombination von bekannten Materialien mit definierten Prozessparametern) ohne Prüfung bestimmt werden kann. Die notwendige anwendungsrelevante Datenbasis hierfür wurde mit Hilfe des LWF-KS-2 Prüfkonzeptes ermittelt. Gleichzeitig wurde die Ersatzmodellierung *CONSTRAINED SPR3 (Modell 2, IWM) durch unterschiedliche Modellparameterausprägungen für die verschiedenen mechanischen Fügeverfahren angepasst. Hierauf aufbauend konnte eine Vorgehensweise entwickelt werden, um aus prognostizierten und aus experimentell bestimmten Kennwerten eine automatisierte Kalibrierung der Inputparameter (Modellparameter) für das CONSTRAINED SPR3 (Modell 2, IWM) zur Crashsimulation bereitzustellen. Die Validierung der Prognoseresultate und der FE-Ersatzmodelle zur Crashsimulation erfolgte durch Versuche und Simulationen auf Probenebene und anhand eines generischen Bauteils in Form eines T-Stoßes. Das entwickelte Prognoseverfahren und die automatisierte Kalibrierung von Ersatzmodellparametern wurden in der Software JoiningLab implementiert. Dabei stehen dem Nutzer vielfältige Möglichkeiten der Auswahl, Darstellung, Veränderung und Analyse von Datenbeständen von Fügeverbindungen in der Software zu Verfügung. JoiningLab macht es dem Anwender schon im frühen Entwicklungsstadium möglich, zuverlässige Aussagen über das Crashverhalten von Konstruktionsvarianten zu treffen und eine Optimierung an den Bauteilen bzw. an der Gesamtkonstruktion vorzunehmen. Das Risiko und der zeitliche Aufwand bei der Konstruktion und bei der Auswahl der Bauteile kann hierdurch gesenkt werden Durch die immer stärker fokussierte Umsetzung von innovativen Leichtbaukonzepten findet ein vermehrter Einsatz von mechanischen Fügeverfahren (Halbhohlstanznieten, Vollstanznieten, fließlochformendes Schrauben, Schließringbolzen- und Hochgeschwindigkeitsbolzensetzen) in Multi-Material-Konstruktionen (z.B. Multi-Material Karosseriekonzepte) statt. Dabei werden mechanische Fügeverfahren insbesondere an hoch belasteten Stellen in der Konstruktion eingesetzt. Für die Crashsimulation dieser neuartigen Verbindungen fehlen jedoch bislang vollständig e Modelle zur Berechnung des Tragverhaltens. Für die Ersatzmodellierung von Verbindungen ganzer Fahrzeugstrukturen ist eine hohe Anzahl an praktischen Experimenten und Messungen zur Parameteridentifikation und Kalibrierung notwendig. Dies ist einerseits zeit- und andererseits kostenintensiv. Zur Einsparung von realen Messungen wurde eine universelle Prognosefunktionalität für eine Vielzahl der aktuell eingesetzten mechanischen Fügeverfahren entwickelt, mit dem das Crashverhalten von noch unbekannten Verbindungen (beliebige, gefügte Kombination von bekannten Materialien mit definierten Prozessparametern) ohne Prüfung bestimmt werden kann. Die notwendige anwendungsrelevante Datenbasis hierfür wurde mit Hilfe des LWF-KS-2 Prüfkonzeptes ermittelt. Gleichzeitig wurde die Ersatzmodellierung *CON STRAINED SPR3 (Modell 2, IWM) durch unterschiedliche Modellparameterausprägungen für die verschiedenen mechanischen Fügeverfahren angepasst. Hierauf aufbauend konnte eine Vorgehensweise entwickelt werden, um aus prognostizierten und aus experimentell bestimmten Kennwerten eine automatisierte Kalibrierung der Inputparameter (Modellparameter) für das CONSTRAINED SPR3 (Modell 2, IWM) zur Crashsimulation bereitzustellen. Die Validierung der Prognoseresultate und der FE-Ersatzmodelle zur Crashsimulation erfolgte durch Versuche und Simulationen auf Probenebene und anhand eines generischen Bauteils in Form eines T-Stoßes. Das entwickelte Prognoseverfahren und die automatisierte Kalibrierung von Ersatzmodellparametern wurden in der Software JoiningLab implementiert. Dabei stehen dem Nutzer vielfältige Möglichkeiten der Auswahl, Darstellung, Veränderung und Analyse von Datenbeständen von Fügeverbindungen in der Software zu Verfügung. JoiningLab macht es dem Anwender schon im frühen Entwicklungsstadium möglich, zuverlässige Aussagen über das Crashverhalten von Konstruktionsvarianten zu treffen und eine Optimierung an den Bauteilen bzw. an der Gesamtkonstruktion vorzunehmen. Das Risiko und der zeitliche Aufwand bei der Konstruktion und bei der Auswahl der Bauteile kann hierdurch gesenkt werden Durch die immer stärker fokussierte Umsetzung von innovativen Leichtbaukonzepten findet ein vermehrter Einsatz von mechanischen Fügeverfahren (Halbhohlstanznieten, Vollstanznieten, fließlochformendes Schrauben, Schließringbolzen- und Hochgeschwindigkeitsbolzensetzen) in Multi-Material-Konstruktionen (z.B. Multi-Material Karosseriekonzepte) statt. Dabei werden mechanische Fügeverfahren insbesondere an hoch belasteten Stellen in der Konstruktion eingesetzt. Für die Crashsimulation dieser neuartigen Verbindungen fehlen jedoch bislang vollständige Modelle zur Berechnung des Tragverhaltens. Für die Ersatzmodellierung von Verbindungen ganzer Fahrzeugstrukturen ist eine hohe Anzahl an praktischen Experimenten und Messungen zur Parameteridentifikation und Kalibrierung notwendig. Dies ist einerseits zeit- und andererseits kostenintensiv. Zur Einsparung von realen Messungen wurde eine universelle Prognosefunktionalität für eine Vielzahl der aktuell eingesetzten mechanischen Fügeverfahren entwickelt, mit dem das Crashverhalten von noch unbekannten Verbindungen (beliebige, gefügte Kombination von bekannten Materialien mit definierten Prozessparametern) ohne Prüfung bestimmt werden kann. Die notwendige anwendungsrelevante Datenbasis hierfür wurde mit Hilfe des LWF-KS-2 Prüfkonzeptes ermittelt. Gleichzeitig wurde die Ersatzmodellierung *CONSTRAINED SPR3 (Modell 2, IWM) durch unterschiedliche Modellparameterausprägungen für die verschiedenen mechanischen Fügeverfahren angepasst. Hierauf aufbauend konnte eine Vorgehensweise entwickelt werden, um aus prognostizierten und aus experimentell bestimmten Kennwerten eine automatisierte Kalibrierung der Inputparameter (Modellparameter) für das CONSTRAINED SPR3 (Modell 2, IWM) zur Crashsimulation bereitzustellen. Die Validierung der Prognoseresultate und der FE-Ersatzmodelle zur Crashsimulation erfolgte durch Versuche und Simulationen auf Probenebene und anhand eines generischen Bauteils in Form eines T-Stoßes. Das entwickelte Prognoseverfahren und die automatisierte Kalibrierung von Ersatzmodellparametern wurden in der Software JoiningLab implementiert. Dabei stehen dem Nutzer vielfältige Möglichkeiten der Auswahl, Darstellung, Veränderung und Analyse von Datenbeständen von Fügeverbindungen in der Software zu Verfügung. JoiningLab macht es dem Anwender schon im frühen Entwicklungsstadium möglich, zuverlässige Aussagen über das Crashverhalten von Konstruktionsvarianten zu treffen und eine Optimierung an den Bauteilen bzw. an der Gesamtkonstruktion vorzunehmen. Das Risiko und der zeitliche Aufwand bei der Konstruktion und bei der Auswahl der Bauteile kann hierdurch gesenkt werden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-531920.html