Charakterisierung und Modellierung des Versagens von Laserstrahlschweißverbindungen von Stahlblechen für die Crashsimulation

Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung, Verifizierung und Bereitstellung einer numerischen Methode für die Crashsimulation von laserstrahlgeschweißten Automobilkomponenten auf Basis von Ersatzmodellen. Weiterhin war es Ziel, die zur Kalibrierung der Ersatzmodelle notwendigen Versuche und eine Vorgehensweise zur Kalibrierung zu bestimmen. Darauf aufbauend wurden quasistatische und dynamische Versuche an bauteilähnlichen T-Stoßproben zur Validierung der Übertragbarkeit der entwickelten Ersatzmodelle auf Mehrelementproben durchgeführt und mit den entsprechenden Simulationen verglichen. Die entwickelte Ersatzmodellierung beruht auf Volumenelementen und einem Cohesive-Materialmodell, dessen Schädigungsparameter, die maximalen Normal- und Scherspannungen und die zugehörigen Bruchenergien, durch Simulation des Kopfzug- und Scherzugversuchs bestimmt wurden. Die Exponenten im Schädigungsmodell wurden durch Simulation der Versuche unter kombinierter Belastung, KS-2-30° und KS-2-60°, bestimmt. Für die Berücksichtigung des Dehnrateneffekts wurden die dynamischen Kopfzug- und Scherzugversuche simuliert und Skalierungsfaktoren für die Schädigungsparameter bestimmt. Dabei wurden als Referenzdehnraten die nominellen Dehnraten aus den quasistatischen und dynamischen Versuchen verwendet. Dies entspricht der empfohlenen Vorgehensweise zur Kalibrierung von Ersatzmodellen für Laserstrahl-Schweißverbindungen.