Der Variantenreichtum der Elastomere, die Kombinationsmöglichkeiten der Füllstofe, das komplexe physikalische Werkstoffverhalten, spezifische Verarbeitungsparameter und ein spezifisches Portfolio geforderter Produkteigenschaften führen zu einer großen Matrix möglicher Elastomerspezifikationen. Freudenberg KG in Weinheim hat hierfür moderne Berechnungs- und Simulationswerkzeuge und weitere rechnergestützte Methoden zur zielgerichteten Werkstoffoptimierung und Produktentwicklung entwickelt. Die Komplexität der Eigenschaften elastomere Werkstoffe und ihre mathematische Beschreibung war bisher ein wesentliches Hindernis für einen noch breiteren industriellen Einsatz numerischer Berechnungsmethoden. Der Einsatz von FEM zur Bauteiloptimierung ist heute selbstverständlich. Grundlage hierfür ist ein tiefgreifendes Werkstoffverständnis und die Verfügbarkeit entsprechender Werkstoffmodelle. Bei schwingungstechnischen Bauteilen, insbesondere im Automobilbau, ist meist die Materialermüdung (Rißbildung) verantwortlich für den Ausfall eines Bauteils. Die wichtigsten Einflüsse auf die Lebensdauer von Elastomerbauteilen unter Ermüdungsbelastung sind Beanspruchung, Verfahrenstechnik, Werkstoffwahl und äußere Einflußgrößen. Dies macht deutlich, daß bei Elastomeren zusätzlich zu den von Metallen bekannten, die Lebensdauer beeinflussenden Faktoren in viel stärkerem Umfang verfahrenstechnische und komplexe materialspezifische Einflüsse zu beachten sind. Mit FEM-Berechnungen können aus globalen Bauteilbelastungen lokale Werkstoffbeanspruchungen berechnet werden. Mit Hilfe von geeigneten Schädigungsmodellen lassen sich dann Lebensdauerabschätzungen durchführen. Solche Schädigungsmodelle bestehen aus einem oder mehreren Schädigungsparametern und einem Versagenskriterium. In Elastomeranwendungen ist die elastische Energiedichte als Schädigungsparameter weit verbreitet. Bei Metallen wird dagegen fast ausschließlich eine Spannungs- oder Dehnungsgröße verwendet.
FEM-Berechnung von Elastomerbauteilen. Werkstoffspezifische Grundlagen
FEM-computation of elastomeric parts. Material typical fundamental principles
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 103 , 3 ; 242-246
2001
5 Seiten, 5 Bilder, 8 Quellen
Article (Journal)
German
Spannungsdehnungsverhalten , Nichtlinearität , Werkstofftechnik , Materialforschung , Finite-Elemente-Methode , theoretisches Modell , Elastomer , Spannungsdehnungsdiagramm , Polynom , dynamisches Verhalten , Lebensdauer , Materialermüdung , Rissbildung , mechanische Schwingung , Schwingungsverhalten , Automobilindustrie , Fahrzeugzubehör , Versagensart
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