Nachwachsende Rohstoffe gewinnen im Fahrzeuginterieur zunehmend an Bedeutung. Holzwerkstoffe müssen sich hier genauso wie die sogenannten 'Neuen Werkstoffe' den ständig wachsenden Anforderungen an die passive Sicherheit stellen. Hier haben sich rechnergestützte Methoden, insbesondere die Finite-Elemente-Analyse zu Standardtools der Automobilindustrie entwickelt. Rechnergestützte Methoden bieten die Möglichkeit, etwa den Kopfaufprall auf ein Interieurbauteil oder einen Fahrzeug-Seitencrash in einer frühen Entwicklungsphase zu simulieren und Bauteile gezielt zu optimieren. Erforderlich sind dabei sehr genaue Angaben über das hochdynamische Verhalten der eingesetzten Werkstoffe (Materialmodelle). Gezeigt wird eine Versuchsanlage, mit der die hochdynamischen Eigenschaften verschiedener Holzfurniere charakterisiert wurden. Der Fallturmversuch wurde als dreidimensionales FEM-Modell aufgebaut. Dem FEM-Modell muß ein Materialmodell aller simulierten Materialien zugeordnet werden. Buchenfurnier ist z.B. als orthotropes Material modelliert, dem dehnratenabhängige Spannungs-Dehnungsdiagramme für Zugspannungen in bzw. senkrecht zur Faserrichtung zugeordnet sind. Das Materialmodell beinhaltet auch richtungsabhängiges Materialversagen, das zudem Druck- und Zugbeanspruchung unterscheidet. Das Materialmodell der jeweiligen Hölzer wurde solange variiert und optimiert, bis die simulierten Beschleunigungskurve mit den experimentellen Kurven übereinstimmten. Nach dem Abgleich können nun die Materialmodelle der Einzelschichten (Aluminium, Buche, Wurzelnuss) für Simulationen von Bauteilen mit beliebigem Schichtaufbau und beliebiger Geometrie verwendet werden. Als Anwendungsbeispiel wurde ein Simulationsmodell für einen Aschenbecherdeckel einer Mittelkonsole am Rechner aufgebaut. Der Deckel besteht aus insgesamt neun Lagen Buchenfurnier, zwei Lagen Aluminiumblech, einer Lage Wurzelnussfurnier und Polyesterlack. An einem exemplarischen Bauteil wurde aufgezeigt, daß die Simulation in der Lage ist, Beschleunigungsverläufe an einem Fallkörper und Versagen von Holzzierteilen rechnergestützt vorauszusagen.
Charakterisierung von Holzzierteilen mithilfe von Computersimulation
2001
5 Seiten, 4 Bilder
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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