Selbsttragende Karosserien bestehen aus einer globalen Tragstruktur, aufgebaut aus speziell geformten Profilen, sowie großflächigen Blechfeldern. Diese Blechfelder werden in der Regel mit Sicken, Bördellöchern und anderen Aussteifungen versehen, um die Steifigkeit der Felder gezielt zu beeinflussen. Gestaltung und Anordnung dieser Aussteifungen erfolgen lediglich auf Basis empirisch gewonnener Erkenntnisse und - in begrenztem Umfang - experimenteller Untersuchungen. Systematische Untersuchungen zum Steifigkeits- und Festigkeitsverhalten ausgesteifter Karosseriebleche fehlen jedoch gänzlich. Eine solche systematische Untersuchung des mechanischen Verhalten ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Nach einem Überblick zum derzeitigen Stand des Karosserieleichtbaus werden gestalterische Leichtbaumaßnahmen erörtert, die vorrangig bei Stahlkarosserien der Großserie zum Einsatz kommen. Dabei wird das vorherrschende Leichtbauelement - die Sicke - in ihren verschiedenen Funktionen erläutert sowie die dafür notwendigen Fertigungsverfahren und ihre Grenzen beschrieben. Die Ansätze der Elastizitätstheorie, auf denen die Berechnungen des mechanischen Bauteilverhaltens und insbesondere die Interpretation der Berechnungsergebnisse basieren, werden aufgezeigt. Anschließend werden die für die Berechnung von Flächentragwerken notwendige Schalentheorie und ihre Umsetzung in der FEM-Berechnung beschrieben. Auf Basis von FE-Analysen und Parametervariationen erfolgt auch die Untersuchung des Einflusses verschiedener Gestaltparameter einer Sicke auf das Steifigkeitsverhalten eines versickten Bleches und des Zusammenhangs mit den auftretenden Spannungskonzentrationen bei Belastungen. Das Berechnungsmodell wird anhand von experimentellen Untersuchungen an einem Blech mit einzelner Sicke validiert. Das Verständnis des Verformungsverhaltens und der Beanspruchung des Bauteils unter Last bildet die Basis für eine Optimierung der Sickengestalt und -anordnung. Aufbauend auf den Ergebnissen wird gezeigt, wie durch systematisches Anordnen und Gestalten mehrerer Sicken das Steifigkeits- und Festigkeitsverhalten optimiert werden kann. Der Nachweis einer erfolgreichen Optimierung erfolgt an einem originalen Sickenbild, das dem optimierten Blech gegenübergestellt wird.
Rechnerische Untersuchung von ausgesteiften Karosserieblechen hinsichtlich ihres Steifigkeitsverhaltens und der auftretenden Spannungskonzentrationen unter Last
Schriftenreihe Automobiltechnik, ika, RWTH Aachen ; 40 ; 1-169
1997
196 Seiten, Bilder, Tabellen, 112 Quellen
Theses
German
Karosserie , Leichtbauweise , Flächentragwerk , Versteifung , Sicke , Steifigkeit , mechanische Festigkeit , Festigkeitsberechnung , Stand der Technik , konstruktive Gestaltung , Elastizitätslehre , Schale (Mathematik) , Finite-Elemente-Methode , Spannungsverteilung , Einflussgröße , mathematisches Modell , Verformung , Last (mechanisch) , Optimierung , Anordnung (räumlich) , Stahlkonstruktion , Schalentheorie
Automotive engineering | 1989
|Neuartige Topologieoptimierung von Karosserieblechen
Tema Archive | 2000
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