Versagensmodellierung von Punktschweiß- und Klebverbindungen unter Crashbelastung

Die Voraussetzungen für eine zuverlässige und realisierbare Beschreibung des Versagens von Punktschweiß- und Klebverbindungen in Crashsimulationen sind die Bereitstellung von speziellen Elementen für Schweißpunkte und Kleber, sogenannte Finite Elemente (FE) Ersatzmodelle und die Ermittlung von Eingangsdaten für diese Ersatzmodelle. Für Punktschweißverbindungen wurden ein einfaches, effizientes Ersatzmodell und ein Verfahren zur Bestimmung der Versagensparameter entwickelt. Zur Modellierung von Klebverbindungen wurde ein kompressibles, viskoplastisches Materialmodell mit Versagensmodellierung nach Johnson-Cook implementiert, dessen Parameter durch Substanz- und Verbindungsproben bestimmt und für die Ersatzmodellierung kalibriert wurden. Verifiziert wurden beide Modelle durch die Simulation von Versuchen mit punktgeschweißten und geklebten bauteilähnlichen Proben.

It is impossible to model spot welds of a body in white in an explicit Finite Element calculation in detail because of the huge amount and the small dimensions of spot welds. Therefore simplified spot weld elements are used for a reliable and practicable modelling. The load-carrying capacities of spot welds under different loadings (lap-shear, pure tension, coach peel) are used for calibration of the damage parameters. For modelling of adhesive joints a material model based on the Fleck model was extended by the strain rate behaviour of yielding and fracture strain of the Johnson-Cook model. The model parameters were determined by simulation of tests on pure adhesive as well as on glued specimens. For crash simulation the model is calibrated to the thickness of the adhesive layer and verified by simulation component test.