Ziel war, eine aufwandseffiziente Methode zu entwickeln, für alle im Fahrzeug auftretenden Punktschweißverbindungen Kennwerte für die Tragfähigkeit zu bestimmen und diese später in der Simulation einsetzen zu können. Zusätzlich sollte für höchstfeste Stahlgüten unter Einhaltung der gängigen Crashsimulations-Elementkantenlängen in Gesamtfahrzeugmodellen eine Rissinitiierung an einem Schweißpunkt bei Auftreten von Membranzugspannungen im belasteten Bauteil erkennbar sein. Zur Charakterisierung des Trag- und Versagensverhaltens von Punktschweißverbindungen ist eine neue Probenform entwickelt worden. Diese erlaubt es, in der industriellen Anwendung aus standardisierbaren Experimenten Kennwerte zu ermitteln, welche zur fertigungstechnischen Absicherung und zur Kalibrierung mathematischer Modelle verwendet werden können. Ein Vergleich der Kraft-Wegverläufe bei unterschiedlichen Krafteinleitungswinkeln der neuen Probenform und der KS2-Probe zeigte hinsichtlich der maximalen Tragfähigkeit eine sehr gute Übereinstimmung. Anschließend wurden zum Aufbau einer experimentellen Datenbank unterschiedliche Fügepaarungen bei quasistatischer Belastung im Zugversuch getestet. Das spezifische Kraft-Verformungsverhalten der Schweißpunkte zeigte bei allen untersuchten Paarungen eine hohe Abhängigkeit von der Belastungsrichtung, dem Fügeteilwerkstoff, dem Schweißpunktdurchmesser und von Fertigungsimperfektionen. Bei fallendem Lasteinleitungswinkel steigen die Tragfähigkeit, die Steifigkeit und die Energieaufnahme. Umgekehrt verhält es sich bei Betrachtung des Bruchwegs, welcher bei steigendem Lasteinleitungswinkel ebenfalls größer wird. Beim Fügeteilwerkstoff liegt sowohl eine Abhängigkeit von der Werkstoffgüte als auch von der Fügeteildicke vor. Während bei steigender Blechdicke des versagenden Blechs eine Erhöhung der Tragfähigkeit erfolgt, ist dies bei steigender Werkstoffgüte nicht der Fall. Betrachtet wurde dabei die Relation von maximal übertragbarer Kraft und Zugfestigkeit des versagenden Werkstoffs. Bei Scher- und Kopfzugbelastung konnte beobachtet werden, dass warmumgeformte Stähle als Vertreter höherer Werkstofffestigkeitsbereiche hinsichtlich der Tragfähigkeit eines Schweißpunkts keinen Vorteil gegenüber konventionellen Stahlgüten bieten, wenn sie für das Versagen der Fügeverbindung verantwortlich sind. Bei reinem Versagen der Punktschweißverbindung, ohne Versagen des Blechs, konnte eine Erhöhung der maximal übertragbaren Kräfte bei steigendem Punktdurchmesser festgestellt werden. Bei niedrigen Werkstoffgüten oder Bauteildicken beginnt das Versagen im Bauteil, wodurch somit keine weitere Steigerung der Tragfähigkeit erfolgen kann. Fertigungsimperfektionen in Form von Schweißspritzern verringern die Festigkeit und reduzieren die plastischen Verformungswege. Ursache dafür ist hauptsächlich das Herausschleudern des Werkstoffs aus der Fügeebene oder Verringerung der Blechdicke durch Oberflächenspritzer. Die genannten Einflüsse der untersuchten Parameter auf die Festigkeit einer punktgeschweißten Verbindung können im Allgemeinen nur sehr begrenzt separat betrachtet werden, da es zu vielfältigen Wechselwirkungen untereinander kommt. Gewisse Tendenzen lassen sich aber daraus ableiten. Die aufgezeigten Abhängigkeiten wurden anschließend bei der Erstellung von Korrelationsmodellen für die Vorhersage maximal übertragbarer Kräfte für alle momentan sich im Einsatz befindlichen Werkstoffkombinationen herangezogen. Die ermittelten Verbindungskennwerte bildeten dabei die Trainingsdaten für die Kalibrierung dieser Modelle.
Verbesserung der Prognosegüte des Versagens von Punktschweißverbindungen bei höchstfesten Stahlgüten
Fertigungstechnik Erlangen ; 225 ; 1-155
2012
155 Seiten, 91 Bilder, 19 Tabellen, 143 Quellen
Theses
German
Produktionstechnische Aspekte von höchstfesten Stahlgüten
Tema Archive | 2005
|Erhöhung der Prognosegüte von Airbagsimulationsmodellen
TIBKAT | 2019
|Bildgebende Ultraschallprüftechnik für Widerstands-Punktschweißverbindungen
Tema Archive | 2001
|Simulation von Bremsenquietschen: Ein Beitrag zur Prognosegüte
Tema Archive | 2014
|Validierung der Algorithmen und Ermittlung der Prognosegüte
Springer Verlag | 2023
|