In der Automobilzulieferindustrie kann die Simulation von Elastomerbauteilen einen erheblichen Kosten- und Zeitgewinn bedeuten. Dabei interessieren die Lebensdauervorhersage bei bestimmten Funktionen wie der Dichtigkeit von Radialwellendichtringen und O-Ringen oder das dynamische Verhalten von Lager und Dämpfer. Zunächst sind Modellierungsansätze als Voraussetzung für stabile numerische Abbildungen von Gummi-Bauteilen relevant, deren Parameter einheitlich erfasst und bestimmt werden müssen. Ziel ist dabei eine möglichst allgemeingültige und effiziente Umsetzung mit der Methode der Finiten Elementen (FEM). Die grundlegenden Deformationsmoden für inkompressible Werkstoffe und die dazu passenden Versuchsführungen bilden dafür den Ausgangspunkt. Ein beliebig gewähltes Werkstoffmodell gibt die Form und Anzahl der Materialkennwerte vor, die an die experimentellen Befunde anzupassen sind. Die Materialmodelle für Elastomere enthalten einen hyperelastischen Anteil. Meistens wird zusätzlich die (nahezu) ideale Inkompressibilität des Werkstoffs angenommen. Der Beitrag beschreibt ausschließlich Parameter-Anpassungen an Modelle dieses Typs. Eingegangen wird im Beitrag auf folgende Punkte: Physikalische Werkstoffeigenschaften und Modellierung. Phänomene im Werkstoffverhalten und Modellierungsansätze. Spezielle Deformationen. Invarianten. Invariantenebene. Verzerrungsenergie(dichte)-Funktion. Spannungsberechnung. Die Anwendbarkeit wird abschließend erläutert. Entscheidendes Ergebnis sind die mit der Auswahl der Verzerrungsenergiefunktion sowie der Anpassung von Materialkennwerten einhergehenden Herausforderungen, insbesondere Einschränkungen hinsichtlich der Abdeckung eines größtmöglichen Parameterbereichs und damit numerischen Stabilität bei Anwendung von FE-Methoden.
Simulationsmodelle für Elastomere
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 112 , 5 ; 364-369
2010
6 Seiten, 11 Bilder, 2 Quellen
Article (Journal)
German
Simulationsmodelle fuer Elastomere
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