Ersatzmodelle für Punktschweißverbindungen in der Crashsimulation

Die Fügeverbindungen sind häufig die Schwachstellen der Gesamtstruktur bei Missbrauchsbelastungen wie Crash. Eines der Hauptfügeverfahren im Automobilbau ist immer noch das Widerstandspunktschweißen. Es wird gezeigt, dass mit Hilfe von detaillierten Finite-Element-Modellen von Schweißpunkten die Tragfähigkeit der Verbindungen unter unterschiedlichen Belastungen berechnet werden kann. Dazu werden lokale, zonenspezifische Werkstoffeigenschaften und Schädigungsparameter eingeset zt. Aufgrund der Vielzahl der benötigten finiten Elemente und der kleinen Abmessungen kann diese Modellierungstechnik in Crashsimulationen gesamter Fahrzeuge nicht eingesetzt werden. Stattdessen verwendet man Ersatzelemene, die das Verformungs- und Bruchverhalten von Punktschweißverbindungen mit deutlich geringerem Rechenaufwand wiedergeben sollen. Es wird ein Ersatzelement und ein Verfahren zur Bestimmung der Versagensparameter vorgestellt. Die Verifikation des Ersatzelements und des verwendeten Versagenskriteriums erfolgt durch Vergleich von Bauteilversuch und -simulation.

Joints are often the weak points of a vehicle when overload occurs e.g. during crash situations. Resistance spot welding is still one of the widely-used joining techniques in automobile industry. It is shown in this paper that the load bearing capacities of spot welds under different loading situations are computable using detailed finite element models, in which local material properties and a damage model are used. But these detailed models are not applicable in crash simulations of whole vehicles using explicit finite element codes due to the huge amount of elements per spot weld and small dimensions of the elements. Instead of detailed spot weld models simplified models are used in crash simulations to calculate the deformation and fracture behavior with less computational capacity and costs. In this paper a simplified spot weld model and a procedure for determination of the damage parameters are presented. The method is verified with simulations of spot welded comp onent tests.