Aufgrund der überragenden Bedeutung des Leichtbaus im Fahrzeugbau versucht man heutzutage immer mehr Bauteile aus Metall durch Kunststoff zu ersetzen. Dabei bietet sich, aufgrund seiner hohen spezifischen Festigkeit und einfachen Herstellbarkeit im Spritzgussprozess, ganz besonders kurzfaserverstärkter Kunststoff an. Die verfügbaren Werkstoffparameter sind meist statische Kennwerte wie Zugfestigkeit, Fließgrenze und Bruchdehnung. Für die Bauteildimensionierung unter Berücksichtigung von Geometrie und dynamischen Lasten sind aber diese Kennwerte nicht ausreichend, sondern es ist im Hinblick auf das Ermüdungsverhalten die Ermittlung bzw. die Berechnung von lokalen Wöhlerlinien erforderlich. Für die Lebensdauervorhersage wurde ein Simulationsprozess etabliert, der Faserorientierung und Faserverteilung als Ergebnis einer Spritzgusssimulation berücksichtigt. Dazu wurden geeignete Schnittstellen entwickelt. Auch in der vorhergehenden Strukturspannungsanalyse mit der Finite Element Methode muss das orthotrope Werkstoffverhalten bereits berücksichtigt worden sein. Hypothesen zur Lebensdauervorhersage von orthotropen Werkstoffen wurden aus einer Vielzahl von Probenversuchen abgeleitet, in die Lebensdauerberechnungssoftware FEMFAT eingebaut und anhand von Bauteilversuchen verifiziert.
Because of the importance of lightweight constructions and the reduction of production time and costs, nowadays other materials more and more substitute components, which are made of metals so far. The usage of short fiber reinforced plastics instead of metals seems self-evident in many cases because of their high specific strength and the favorable manufacturing processes. The available materialdata of this material group are mostly static values like tensile strength, yield strength and fracture elongation. For the dimensioning of parts having regard to geometry, loading conditions and material behaviour, static material data are not sufficient. For the dimensioning of dynamically loaded components concerning the fatigue life, the knowledge and respectively the determination of the local S/N-curve is necessary. For fatigue life prediction a simulation process was established, which takes into account the fiber orientation and distribution as a result from a molding simulation.
Lebensdauerberechnung für Kunststoffkomponenten
Life calculation of plastics components
2008
13 Seiten, 11 Bilder, 20 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Lebensdauerberechnung für Kunststoffkomponenten
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