Als Beitrag zur Gewichtsreduzierung beim Karosseriebau in der Autoindustrie wird ein Überblick gegeben über die rechnergestützte Dimensinierung punktgeschweißter und mechanisch gefügter Bauteile aus hochfestem Stahl. Die Notwendigkeit einer geeigneten Dimensionierung dieser Bauteile ergibt sich aus dem unbefriedigenden Festigkeitsgewinn punktgeschweißter Verbindungen unter schwingender Belastung; bei durchsetzgefügten und stanzgenieteten Verbindungen ist der Festigkeitsgewinn besser. Analytische Berechnungen und experimentelle Befunde zur Ermittlung der örtlichen Beanspruchngesverhältnisse an Punktschweißverbindungen zeigen eine Überlagerung von Schweißeigenspannungen und äußeren Spannungen. Der Bereich der höchsten Beanspruchung liegt an der scharfen Kerbe zwischen den beiden Blechen am Linsenrand, wo auch der Anriß erfolgt. Bei Bauteilen mit mehreren Schweißpunkten kann es zu einem Stop der Rißausbreitung kommen, wenn infolge einer Lastumlagerung die Belastung der angerissenen Punktschweißverbindung von den weniger beanspruchten Nachbarpunkten übernommen wird. Stanzgenietete Verbindungen weisen unter schwingender Kopfzugbelastung je nach Werkstoff kreis- oder sternförmige Anrisse auf. Mit Hilfe von Finite-Element-Fügepunktmodellen für Punktschweißverbindungen lassen sich aus an die Volumenlemente angrenzenden Schalenelementen die Strukturspannungen und Spannungsintensitätsfaktoren berechnen. Von den diesen Berechnungen zugrundeliegenden Modellen erweist sich das gekoppelte Volumen-Schalen-Modell (VSM) den einfachen Modellen mit einem starren Balken und mit einem gemeinsamen Knoten überlegen. Das gilt insbesondere für die Federsteifigkeiten (FSs), die für die Bauteilauslegegung als Grundlage genommen werden. Dabei wird auch das VSM mit einem Optimierungsalgorithmus durch eine Parameterverbesserung dem experimentellen Kraft-Verformungs-Verhalten angepaßt. Experimentell ergeben sich für das VSM (Werkstoff St 1403) FSs von 13401 N /mm für den 0-Grad-Scherzug und 650 N/mm für den Kopfzug. (Görges, U.)
Rechnergestützte Dimensionierung widerstandspunktgeschweißter und mechanisch gefügter Bauteile
Computer-assisted dimensioning of resistance spot welded and mechanically joined components
1998
7 Seiten, 12 Bilder, 17 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Punktschweißen , Verbinden (Fügen) , Fahrzeugbauteil , Autoindustrie , Karosserie , hochfester Stahl , Schwingbeanspruchung , Nieten , Dauerfestigkeit , Schweißverbindung , Eigenspannung , Rissausbreitung , Schweißlinse , Scherprüfung , Schälprüfung , rechnerunterstützter Entwurf , Finite-Elemente-Methode , Versagen , Modellieren (Gestalten) , Verformung , Spannungsintensitätsfaktor , Steifigkeit , Algorithmus
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