Geschäumte Werkstoffe werden in der Automobilindustrie vermehrt in speziellen Anwendungen eingesetzt. Geschäumte Polymere (Polyurethane und Elastomere) gehören zu dieser Klasse der elastischen Schäume. Der Vorteil dieser Werkstoffklasse liegt in ihrer sehr hohen Kompressibilität, dem geringen Compression-Set und der sehr einfachen Verarbeitbarkeit. Um diese Werkstoffeigenschaften gezielt in optimale Bauteile umzusetzen, werden mit Hilfe der Finite Element Methode Bauteilsimulationen durchgeführt. Neben den Federkennlinien erhält man aus diesen Berechnungen die lokalen Beanspruchungsgrößen (Spannung, Dehnung). Dies ist die Voraussetzung, um zu beurteilen, ob ein Bauteil den zu erwartenden Anforderungen genügt. Grundvoraussetzung hierfür ist eine möglichst genaue Beschreibung des Werkstoffverhaltens in beliebigen Verformungszuständen. Zur Beschreibung von nichtlinearem, elastischem Werkstoffverhalten werden so genannte 'hyperelastische' Werkstoffmodelle verwendet. Einige spezielle Werkstoffmodelle für kompressible Werkstoffe sind in der Literatur veröffentlicht und in kommerzielle Finite Element Programme implementiert. Aber auch mit diesen Modellen gelingt es nicht immer, das Materialverhalten in befriedigender Weise abzubilden. Aus diesem Grund wurde ein Berechnungsverfahren entwickelt, mit dem das Werkstoffverhalten sehr exakt wiedergegeben werden kann. Mit einem speziell für diese Werkstoffe bei den Freudenberg Forschungsdienste KG und der Vibracoustic GmbH & Co.KG implementierten Materialmodell wird gezeigt, dass sowohl die Kraft-Weg-Kennlinie, als auch lokal die Beanspruchung in komplexen Bauteilen vorhergesagt werden kann. Somit ist es möglich, die Methode der Finiten Elemente als effektives Werkzeug in der Entwicklung von Bauteilen aus geschäumtem Polyurethan einzusetzen.
Werkstoffbeschreibung und Simulation von Bauteilen aus geschäumtem Polyurethan (MCU)
Material characterization and simulation of parts made of foamed polyurethane (MCU)
2004
23 Seiten, 15 Bilder, 9 Quellen
Conference paper
German
Dehnung , Elastizität , Fahrzeugbauteil , Finite-Elemente-Methode , Kompressibilität , Kunststoffschaum , Materialeigenschaft , mechanische Beanspruchung , mechanische Spannung , Nichtlinearität , numerische Simulation , Polymer , Polyurethan , Simulationsmodell , Simulationsmodellbildung , Verarbeitbarkeit
Werkstoffbeschreibung und Simulation von Bauteilen aus geschaeumtem Polyurethan ( MCU )
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