Modellierung des Verformungs- und Versagensverhaltens von Punktschweißverbindungen unter Crashbelastung

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 das Gurson-Modell mit kalibrierten Schädigungsparametern, die u.a. durch Simulation von Zugversuchen bestimmt wurden, eingesetzt. Aufgrund der Vielzahl der benötigten finiten Elemente und der kleinen Abmessungen kann diese Modellierungstechnik in Crashsimulationen gesamter Fahrzeuge nicht eingesetzt werden. Stattdessen verwendet man Ersatzelemente, 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.