Das in der Literatur vorgestellte Konzept der Betriebsfestigkeitsberechnung von Elastomerwerkstoffen wird für ein- und zweiaxiale Belastungen erläutert. Es wird die Ermittlung der Beanspruchbarkeit von Elastomeren in Verbindung mit der Anwendung des Haigh-Diagramms inklusive dem erforderlichen Prüfaufwand beschrieben. Der Ablauf einer Schädigungsrechnung mit Schadensakkumulation unter Berücksichtigung des nichtlinearen Werkstoffsverhaltens wird inklusive dem Konzept der kritischen Schnittebene dargestellt. Anschließend wird die Übereinstimmung von realen Betriebsfestigkeitsprüfungen an ausgewählten Fahrwerkslagern mit denen der Berechnung überprüft. Dabei wird gezeigt, dass der Ort des Rissbeginns und auch die berechnete Schädigung relativ gut wiedergegeben werden. Unter Berücksichtigung der getroffenen Annahmen, wie z.B. die Vernachlässigung des Einflusses der Temperatur, der Frequenz oder der Last-Reihenfolge, sind mit dem vorgestellten Konzept der Betriebsfestigkeitsberechnung an Fahrwerkslagern gute Ergebnisse erzielt worden. Mit dem vorgestellten Berechnungskonzept ist es möglich, absolute Betriebsfestigkeitsbewertungen vorzunehmen. Auch lassen sich hiermit verschiedene stochastische Last-Zeit-Signale, die im Rahmen einer Fahrwerksentwicklung stetig an den aktuellen Konstruktionsstand angepasst werden, bewerten. Prinzipiell kann gesagt werden, dass die Berechnungsergebnisse kritischer als die Bauteilprüfungen ausfallen. Das liegt zum großen Teil an der Definition des Ausfallkriteriums. Eine Schädigung von D=1 heißt Anriss von 2-3mm Länge und bedeutet keinen Totalausfall. Mit dem jetzigen Stand des Berechnungskonzepts kann bei einer berechneten Schädigung von D=1 die Aussage getätigt werden, dass die reale Betriebsfestigkeit ca. 2-3 mal höher liegen wird. Damit die Betriebsfestigkeitsberechnung in der Entwicklung von Fahrwerkslagern als Stand der Technik angesehen werden kann, sind aber noch weitere Untersuchungen erforderlich. Eine Verbesserung der Betriebsfestigkeitsberechnung wird durch den Einsatz neuer FE-Materialgesetze, wie z.B. dem Tube-Modell oder Morph-Modell, mit denen die Spannungserweichung berücksichtigt werden kann, erwartet. Der Einfluss der Schubbeanspruchung auf die Betriebsfestigkeit wird gerade im Rahmen eines Gemeinschaftsforschungsprojekts am DIK in Hannover untersucht und könnte genauso wie die Berücksichtigung der Last-Reihenfolge, die zur Zeit am IPE der Uni Duisburg-Essen untersucht wird, zu einer verbesserten Berechnung führen.
Angewandte Betriebsfestigkeitsberechnungen an ein- und zweiachsig belasteten Fahrwerkslagern
Applied fatigue analysis at one- and two-axle loaded chassis bushes
2009
13 Seiten, 19 Bilder, 2 Tabellen, 5 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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