Charakterisierung und Modellierung unverstärkter thermoplastischer Kunststoffe zur numerischen Simulation von Crashvorgängen

Ausgehend von dem Stand der Technik werden Werkstoffmodelle für thermoplastische Kunststoffe vorgestellt. In einer beispielhaften Untersuchung von Einzelkomponenten der Karosserieausstattung werden typische Dehnraten und Spannungszustände während eines Crashvorgangs ermittelt. Auf Grundlage dieser Ergebnisse erfolgt die Entwicklung der versuchstechnischen Anlagen. Die Problematik der Dehnungsmessung bei hohen Dehnungen und lokalen Dehnungszuständen wird beschrieben. Hier kann es bei standardisierten Messverfahren zu erheblichen Fehlern kommen. Entsprechend wurde im Rahmen dieser Arbeit eine optische Dehnungsmesstechnik speziell für den Einsatz in der dynamischen Werkstoffprüfung entwickelt. Umfangreiche Ergebnisse zur Messung mechanischer Kennwerte unter dynamischer Belastung werden für zwei typischerweise im Karosseriebau eingesetzte Thermoplaste präsentiert. Auf Basis dieser Ergebnisse werden die Grenzen existierender Werkstoffmodelle für die Crashsimulation diskutiert und die Anforderungen an ein neues Werkstoffmodell abgeleitet. Mit Hilfe eines neu entwickelten Werkstoffmodells werden Werkstoff- und Komponentenversuche nachgerechnet. Abschließend werden die Ergebnisse des neuen Modells erörtert und Wege für eine weitere Entwicklung aufgezeigt.