Im Automobilbau werden verstärkt höchst- und ultrahochfeste Stähle in reduzierten Blechdicken zur Steigerung der Energieeffizienz sowie zur Erhöhung der passiven Sicherheit eingesetzt. Um die Anforderungen an die Reduktion der bewegten Massen zu erreichen, wird ein Multimaterialmix von Leichtbauwerkstoffen funktions- und anforderungsoptimiert eingesetzt. Um die einzelnen Bauteile dieses Multimaterialmix zur tragenden Leichtbaustruktur zu verbinden, werden in der Serienfertigung wirtschaftliche und hoch automatisierte Fügeverfahren, wie das Widerstandspunktschweißen, gefordert. Um bereits in der Konzeptionsphase belastbare Aussagen über die Crashsicherheit und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften treffen zu können, benötigt die Crashsimulation zuverlässige Modelle, die die Tragfähigkeit von Punktschweißverbindungen unterschiedlicher Fügepartner beschreiben können. Bisher können keine systematischen Parametervariationen zu Robustheitsuntersuchungen bei Gesamtfahrzeugsimulationen durchgeführt werden, da kein numerisches Tool zur Berücksichtigung der Streuungen von Punktschweißverbindungen in der Crashsimulation zur Verfügung stand. In einer Gemeinschaftsarbeit des Fraunhofer IWM und Fraunhofer SCAI mit der Industrie werden diese Streuungen analysiert und Zusammenhänge zwischen Verbindungsfestigkeit, Werkstoffkennwerten und geometrischen Größen für unterschiedliche Fügepaarungen auf Basis von vorliegenden experimentellen Ergebnissen und numerisch ermittelten Abhängigkeiten abgeleitet. Damit wird eine Methodik zur robusten Vorhersage der Tragfähigkeit der Verbindung entwickelt, deren Kern die Kombination von physikalischen und numerischen Modellen bildet. Als Basis für diese Untersuchungen wurde eine Datenbank erstellt und ausgewertet, die eine Fügekennwertematrix aus experimentellen Ergebnissen für Punktschweißverbindungen verschiedener Werkstoffe, Verbindungen und Belastungsarten, eingeteilt in verschiedene Stahlklassen, enthält. Die entwickelte Methodik zur Vorhersage der Tragfähigkeit basiert auf einer Kombination von physikalischen Modellen mit effizienten hierarchischen Metamodellen. Erste Anwendungen für verschiedene Stahlklassen und Belastungsarten für gleichartige Verbindungen zeigen vielversprechende Ergebnisse.
Berücksichtigung prozessbedingter Streuung von Punktschweissverbindungen
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 115 , 12 ; 1008-1013
2013
6 Seiten, 9 Bilder, 9 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
WERKSTOFFE - Berücksichtigung prozessbedingter Streuung von Punktschweißverbindungen
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|Beruecksichtigung prozessbedingter Streuung von Punktschweissverbindungen
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|Bildgebende Ultraschallprüftechnik für Widerstands-Punktschweißverbindungen
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