Um ein Bauteil betriebsfest zu gestalten, müssen nicht nur die Art und die Größe der Belastungen bekannt sein, sondern auch bauteilgebundene Werkstoffkennwerte. Weiterhin sind der Einfluss von Temperatur sowie der Angriff korrosiver Medien zu berücksichtigen. Daneben spielt auch die werkstoffgerechte Verbindung mit den benachbarten Bauteilen eine große Rolle. Um bereits in einem frühen Entwicklungsstadium die Lebensdauer abschätzen bzw. Optimierungspotentiale aufzeigen zu können, ist ein enges Zusammenwirken zwischen experimentellen und numerischen Spannungs- und Beanspruchungsanalysen unerlässlich. Es werden beispielhaft einige Schritte zur betriebsfesten Bemessung eines hochbeanspruchten Sicherheitsbauteils (Triebwerkhalter) im PKW-Antriebsbereich aus dem Magnesium-Gusswerkstoff AS21X beschrieben. Die experimentellen Untersuchungen wurden mit getrennt gegossenen Proben und dem Bauteil unter variablen Umweltbedingungen (Temperatur, korrosives Medium) und Beanspruchungen (Lastablauf mit konstanten und variablen Amplituden, Belastungsart, Belastungsverhältnis) durchgeführt. Die Berechnungsergebnisse beim Triebwerkhalter zeigen, dass die hochbeanspruchten Bereiche mit denen übereinstimmen, an denen im Versuch das Bauteilversagen auftrat. Durch experimentell verifizierte Berechnungen kann für Räder eine Lebensdauerabschätzung in der Vorbemessungsphase durchgeführt werden. Zunächst werden im Abrollprüfstand die örtlichen Dehnungen in den hoch beanspruchten Radbauteilbereichen gemessen. Damit wird sichergestellt, dass die Dehnungen, die während der nachfolgenden Prüfung im Versuchsstand (Zweiaxialer Radprüfstand) entstehen, mit denjenigen des Bauteils im Betrieb vergleichbar sind. Die Ergebnisse fließen auch in die numerischen Modelle ein. Anschließend werden für die gegossenen PKW Räder Biegeumlaufversuche durchgeführt (nach §30 StVZO) und für die geschmiedeten Motorradräder Versuche im Zweiaxialen Räderprüfstand. Aus den Versuchsergebnissen können örtlich ertragbare Werkstoffkennwerte abgeleitet werden.

    The structural durability of a safety component is affected by loading modes like special events/misuse and cyclic loads. Not only the loading mode must be known but also the component-related, characteristic material behaviour, i.e. Woehler- and Gassner-curves, scatter, mean-stress sensitivity, notch sensitivity and damage sum. In case of elevated temperature and corrosion the decrease of fatigue strength must be considered. In order to reduce experimental procedures of optimizing and testing, numerical methods (i.e. simulation of dynamic system behaviour) become more and more important. In this paper, some of the steps with regard to the assessment of the structural durability are presented. Two examples (engine carrier and wheel, manufactured by magnesium), have been selected. The calculation results of the engine carrier show a good agreement with experimental results. The connection from magnesium components to adjacent assemblies has an important meaning, i.e. bolt fastening. The fading of the prestress of the screws because of creeping must be investigated in further work. It is shown that the investigated wheels are sufficient dimensioned with regard to normal european load conditions. Some more investigations are necessary in order to give some more details.


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    Title :

    Verknüpfung von numerischer und experimenteller Simulation bei der Entwicklung von Leichtmetall-Bauteilen


    Additional title:

    Linkage of numerical and experimental simulation in the development of lightwight components


    Contributors:


    Publication date :

    2005


    Size :

    13 Seiten, 6 Bilder, 5 Quellen




    Type of media :

    Conference paper


    Type of material :

    Print


    Language :

    German