Im Automobilbau steht das Ziel Karosserieleichtbau aus Umweltschutzgründen seit einigen Jahren den steigenden Anforderungen an die aktive und passive Sicherheit der Fahrzeuge gegenüber. Um diesem Zielkonflikt zu begegnen, werden neue Stahlwerkstoffe mit höherer Festigkeit entwickelt. Der Einsatz dieser hochfesten Stähle führt durch ihr Festigkeitspotenzial zu einer Reduzierung der Blechdicke der Karosseriebauteile. Ohne weitere Optimierung bewirkt diese Blechdickenreduzierung jedoch eine Verminderung der elastischen Steifigkeit des Bauteils, welche maßgeblich von der Werkstoffkenngröße E-Modul beeinflusst wird. Das Ziel der Forschungsarbeit liegt darin, die Auslegung von steifigkeitsrelevanten Karosseriebauteilen aus Stahl zu verbessern, um deren Werkstoffpotential optimal zu nutzen. Obwohl die Karosseriesteifigkeit stark vom Elastizitätsmodul der verwendeten Stähle abhängt, wird deren genauer Betrag bislang nur selten im Rahmen der Steifigkeitssimulation von Bauteilen im Automobilbau berücksichtigt, da hierfür ein komplexes methodisches Vorgehen notwendig ist. Oft wird stattdessen der Literaturwert für den E-Modul von unlegiertem Stahl verwendet; dieser liegt bei 210 GPa. Tatsächlich ist der E-Modul jedoch sowohl von der Vorverformung des Bauteils, welche aus dem Umformprozess resultiert, als auch von der Wärmebehandlung abhängig. Häufig werden im Automobilbau die Bauteile durch das Lackeinbrennen einer sogenannten bake hardening Behandlung unterzogen, was unter anderem zu einer Festigkeitssteigerung des Bauteils führt aber auch den E-Modul des verwendeten Werkstoffs beeinflusst. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts werden bei der Bestimmung der Steifigkeit eines Karosseriebauteils die lokalen E-Modulwerte der verwendeten Stähle und deren Abhängigkeiten von plastischen Verformungen und Wärmebehandlungen in der Steifigkeitssimulation für eine B-Säule berücksichtigt. Generell wird unter Berücksichtigung des lokalen E-Moduls eine Verbesserung der Simulationsergebnisse erzielt. Durch die Berücksichtigung der Historie der Umformsimulation kann mit Hilfe der Steifigkeitsberechnung das reale Steifigkeitsverhalten besser angenähert werden, daher ist deren Berücksichtigung für zukünftige Steifigkeitssimulationen sinnvoll. Die im Rahmen dieses Projekts verwendete Methodik kann dafür genutzt werden. Allerdings ist zur Gewinnung der Eingangsdaten für die Steifigkeitssimulation, nämlich der Messung der lokalen E-Modulwerte abhängig von der Vorverformung und Wärmebehandlung, ein erheblicher Mehraufwand im Bereich der Kennwertermittlung der Werkstoffprüfung erforderlich. Ob dieser Mehraufwand gerechtfertigt ist, muss für jeden einzelnen Anwendungsfall abgewogen werden. Gerade wenn die Abweichungen vom normalerweise in der Steifigkeitssimulation verwendeten Literaturwert für den Werkstoffkennwert E-Modul von 210 GPa nicht besonders groß sind, bringt die Berücksichtigung der lokalen E-Moduli keine große Verbesserung für die Simulation.


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    Titel :

    Auswirkung der Berücksichtigung lokaler Größen des E-Moduls im Hinblick auf die verbesserte Auslegung umgeformter Karosserieblechstrukturen aus Stahl


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2008


    Format / Umfang :

    102 Seiten, 153 Bilder, 11 Tabellen, 11 Quellen


    Anmerkungen:

    S. Anh.)



    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch