Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Methodenentwicklung zur Berechnung und Auslegung geklebter Stahlbauteile im Fahrzeugbau bei schwingender Beanspruchung

Development of a method for Dimensioning and designing adhesive joint steel components in vehicle construction at cyclic loading
 
: Hennemann, O.-D.; Brede, M.; Nagel, C.; Hahn, O.; Jendrny, J.; Teutenberg, D.; Schlimmer, M.; Mihm, K.-M.
: Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. -FOSTA-; Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung -IFAM-, Bremen

Düsseldorf: Verlag und Vertriebsgesellschaft, 2012, 476 S.
Forschung für die Praxis. P, 653
ISBN: 3-937567-56-9
Bundesministerium fur Wirtschaft und Technologie BMWi
IGF 141 ZN
Deutsch
Bericht
Fraunhofer IFAM ()

Abstract
Das strukturelle Kleben von Stahlblechen, das mittlerweile zum Stand der Technik zu zählen ist, nimmt durch die Einführung neuer hochfester Stahlsorten im Fahrzeugbau, den angestrebten Leichtbau und durch die Forderung nach einer optimalen Werkstoffausnutzung weiterhin an Bedeutung zu. Darüber hinaus lässt sich mit der Klebtechnik die Mischbauweise ideal realisieren und durch ihre hohe Automatisierbarkeit und weitere Vorteile eine Senkung der Herstellungs- und Betriebskosten erzielen. Die Klebtechnik ist deshalb eine Zukunftstechnologie. Ein breiter Einsatz des Klebens für hoch beanspruchte Bauteile und Strukturen gelingt in den Industriezweigen, die entweder eine schnelle Entwicklung ihrer Serienprodukte oder eine Einzelfertigung mit hoher Lebensdauer anstreben nur, wenn die Berechnung und numerische Simulation, als das wesentliche Entwicklungswerkzeug der modernen industriellen Produktion, möglich sind und zuverlässige Ergebnisse liefern. Eine der Hauptbeanspruchungsarten, die im Fahrzeugbau zu Schäden und Versagen führt, ist die schwingende Beanspruchung von einzelnen Komponenten, die Bauteilermüdung. Zur schwingbruchsicheren Auslegung geklebter Verbindungen wurden im Rahmen dieses Forschungsvorhabens folgende drei Lösungswege beschritten: Ausgehend vom Strukturspannungskonzept für kompakte metallische Werkstoffe und Schweißverbindungen konnte aus Ergebnissen der Wohler-Versuche an geklebten Proben die Schwingfestigkeit eines geklebten Bauteils innerhalb der Streubreite der Ergebnisse mit gutem Erfolg bestimmt werden. Wegen der großen Streuung der Ergebnisse bei schwingender Beanspruchung von Klebverbindungen und der damit verbundenen langen Versuchs- und Maschinenbelegungszeiten wurde zur Abkürzung das aus der Polymermechanik stammende Zeit-Temperatur-Superpositionsprinzip an Klebverbindungen untersucht und die in Kurzzeitversuchen ermittelten Shift-Faktoren ebenfalls mit gutem Erfolg auf die Schwingfestigkeit der Verbindungen übertragen. Schließlich wurden im umfangreichsten Teil des Projekts mit Klebschicht-Verformungsmessungen (sog. Hysteresemessung) bei jeweils konstanten Spannungsamplituden das mechanische Verhalten schwingend beanspruchter Proben experimentell untersucht, mit mathematischen Modellen ausgewertet und für die Implementierung in FEM-Programme formuliert. Ein wesentliches Ergebnis aus diesen Untersuchungen war die relativ hohe Kriechneigung bei dem untersuchten zähmodifizierten Epoxidharzklebstoff, die bei Erreichen des tertiaren Kriechstadiums zum schnellen Versagen der Verbindung führt.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-256699.html