Ableitung flacher Probengeometrien zur Abbildung mehraxialer Spannungszustände in Clinchverbindungen unter zyklischer Beanspruchung

Mechanische Fügeverfahren, wie Clinchen oder Stanznieten, kommen in der Industrie zunehmend zur Anwendung, da diese Verfahren auch die Verbindung artfremder Werkstoffe ermöglichen. Aufgrund geometrischer und mikrostruktureller Materialveränderung während des Fügeprozesses können sich insbesondere für sicherheitsrelevante Bauteile wesentliche Nachteile ergeben. Wird das mittels Clinchen gefügte Bauteil mechanisch belastet, überlagern sich Belastungen, die in einem mehraxialen Spannungszustand resultieren. Diese Spannungszustände lassen sich durch herkömmlich ermittelte Ermüdungskennwerte nicht abbilden. In der vorgestellten Arbeit wird ein Konzept präsentiert, welches gestützt durch eine parametrisierte FE-Simulation den mehraxialen Spannungszustand einer unter Scherzug belasteten Clinchverbindung auf eine spezielle Flachprobe überträgt. Die so abgeleiteten Flachproben zeigen im Ermüdungsversuch vergleichbare Eigenschaften wie die gefügten Verbindungen.

Mechanical joining processes, such as clinching or self-pierce riveting, are increasingly used in industry, since these processes among others allow the combination of dissimilar materials. However, the geometric and microstructural material changes may be significantly disadvantageous, especially for safety-relevant components. During application of clinched joint different loads are superimposed, resulting in a multiaxial stress state. Any such stress states cannot be represented by fatigue results determined by uniaxial testing. In this paper, a concept is presented that, supported by a parameterized FE simulation, transfers the multiaxial stress state of a clinch connection loaded under shear tension to a specially designed flat sample. These specimens show comparable fatigue properties to the clinched joints.