Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Modellierung von Aluminiumschweißverbindungen im Überlastfall, da diese in vielen sicherheitsrelevanten Strukturen eine wichtige Rolle spielen. Auf Basis der theoretischen Grundlagen wird das mikrostrukturbasierte Gurson Modell hinsichtlich seiner Praxistauglichkeit im industriellen Umfeld hinterfragt und der phänomenologische Ansatz von Günthner weiterentwickelt. Da keine geeignete Versuchsdatenbasis verfügbar ist, wird durch die Entwicklung neuer, universeller Prüfapparaturen und -methoden zunächst die experimentelle Grundlage für die numerischen Betrachtungen erarbeitet. Die Betrachtungen im Rahmen dieser Arbeit werden anhand von Überlapp-Schweißverbindung angestellt. Die Auswertung der durchgeführten Versuche zeigt, dass sich mit den entwickelten Prüfmethoden sehr reproduzierbare Ergebnisse erzielen lassen. Dies stellt eine wesentliche Grundvoraussetzung für die folgenden numerischen Untersuchungen, insbesondere aber für die phänomenologische Versagensmodellierung dar. Im Rahmen der numerischen Grundsatzuntersuchungen zeigt sich, dass die Berücksichtigung der Wärmeeinflusszone zwingend erforderlich ist. Die Vernachlässigung dieser, wie dies häufig noch in der industriellen Praxis vorzufinden ist, führt hinsichtlich des globalen Trag- und Deformationsverhaltens von Schweißverbindungen zu grundsätzlich falschen Ergebnissen. Deshalb wird ein standardisiertes Verfestigungsmodell vorgeschlagen, das eine einfache Beschreibung des Plastizitätsverhaltens der gesamten Schweißnaht unter Berücksichtigung der WEZ ermöglicht. Die resultierenden Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: Das vorgeschlagene Verfestigungsmodell zur Beschreibung des Plastizitätsverhaltens der gesamten Schweißnaht, also unter Berücksichtigung der WEZ, ist geeignet, das experimentelle Kraft-Weg-Verhalten zu beschreiben. Dies gilt sowohl für das Volumenmodell als auch für das Schalenmodell. Das Schweißnahtersatzmodell führt zu keinen Nachteilen gegenüber der konturgenauen Abbildung der Schweißnaht mit dem Volumenmodell. Die Simulationen mit dem GTN-Modell liefern eine sehr gute Beschreibung des experimentellen Rissinitierungs- und Rissfortschrittverhaltens der Schweißnaht. Allerdings stellt sich die Parameteridentifikation als sehr aufwendig dar.
Rissinitiierung in Aluminiumschweißverbindungen. Von der Entwicklung neuer Prüfmethoden zur numerischen Simulation fürs Gesamtfahrzeug
Fortschritte in Konstruktion und Produktion ; 14 ; 1-171
2009
171 Seiten, Bilder, Tabellen, 102 Quellen
Theses
German
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