Es wird über die Entwicklung einer kostengünstigen Hybridbauweise im Schienenfahrzeugbau auf der Grundlage der strukturellen Klebetechnik bericht. Zwei alternative Methoden der Oberflächenvorbehandlung für das strukturelle Kleben werden präsentiert, die den speziellen Anforderungen im Schienenfahrzeugbau entsprechen, die leichte Integrierbarkeit dieser Methoden in Industrieroboter gestatten und den Verzicht auf manuelle Verfahren (Strahlen, Schleifen) ermöglichen. Zur Ermittlung klebgerechter Berechnungs- und Konstruktionsgrundlagen wird das im Zugbereich elastisch-ideal-plastische Verhalten des betrachteten Strukturklebstoffs mit einem einfachen 3-Parameter-Modell beschrieben, auf dessen Grundlage die Berechnung des Spannungstensors lokal in der Klebfuge in drei Dimensionen mit FE-Programmen möglich ist. Mit diesem einfachen Modell wird die an einfach überlappten Zugscherproben im Kraft-Weg-Verlauf messbare, scheinbare Fliessgrenze richtig vorhergesagt, wobei die Klebfuge bis auf wenige Bereiche vollständig plastifiziert ist. Zur Bewertung der Haftung und deren Degradation wurden Versuche an geklebten Prüfkörpern unter praxisnahen Bedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, Reinigungsmittel) durchgeführt und die Ergebnisse in einem Minderungsfaktorkonzept quantitativ erfasst. Für die Beschreibung des Verhaltens unter mechanischer Wechselbelastung und einer Lebensdauervorhersage wurden für Werkstoffe bekannte Ansätze aus der Schwingfestigkeitsmessung und Betriebsfestigkeitsrechnung auf Klebverbindungen übertragen. Die Einflüsse von Temperatur und Feuchtigkeit sowie deren Wechselwirkung auf die Schwingfestigkeit kann phänomenologisch über die Kennwerte der Wöhlerlinien erfasst werden. Die im Projekt gesammelten Erkenntnisse wurden an einem Demonstrationsobjekt. Durch einen Abgleich der experimentell und rechnerisch bestimmten Kraft-Weg-Verläufe und Spannungsfelder konnten die Berechnungsmethoden für die statische Belastung verifiziert werden. Unter Benutzung des hypothetischen Lastspektrums wurde am Objekt eine Betriebsfestigkeitsprüfung durchgeführt. Dabei trat ein lokales Versagen der strukturellen Klebverbindung bei hohen Zyklenzahlen nahe der Wöhler-Linie ein, ohne die Integrität der Konstruktion zu gefährden. Als Ursache wird ein Klebfehler vermutet, da der Schaden nicht an einer gefährdeten, sondern an einer relativ gering belasteten Stelle liegt. Eine Verifikation ist erst nach Abschluss der zur Zeit laufenden Langzeitfreibewitterung möglich. Es sind daher noch keine endgültigen Schlussfolgerungen über die Genauigkeit der Methodik der Lebensdauervorhersage möglich, jedoch sollte zur Berücksichtigung möglicher Fertigungsfehler ein weiterer Sicherheitsfaktor eingeführt werden. Der Vergleich der Ergebnisse der rechnerisch und experimentell durchgeführten Modalanalysen ergibt eine gute Übereinstimmung der Frequenzen und Eigenformen im niederfrequenten Bereich.


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    Titel :

    Entwicklung von langzeitbeständigen Kaltfügetechniken als Schlüsseltechnologie für eine kostengünstige Hybridbauweise im Schienenfahrzeugbau auf Grundlage der strukturellen Klebtechnik


    Beteiligte:
    Nagel, Christof (Autor:in) / Brede, M. (Autor:in) / Calomfirescu, Mihail (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2004


    Format / Umfang :

    64 Seiten, 29 Bilder, 15 Tabellen, 71 Quellen


    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch