Analytische Auslegung der Schwingfestigkeit geclinchter Verbindungen

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AiF-Nr.:

19546N

EFB-Nr.:

05/116

Kurztitel:

Schwingfestigkeit Clinchen

Laufzeit:

01.01.2018 - 31.12.2019

Forschungsstelle:

LWF Paderborn


Projektbeschreibung

Im Fahrzeugbau sowie in anderen Industriezweigen werden gefügte Bauteile in ihrer
Betriebsphase in der Regel einer periodisch wiederkehrenden Last in Kombination mit einer statischen Last ausgesetzt. Für die rechnerische Auslegung derartig belasteter Strukturen genügt es nicht, getrennt ermittelte Kennwerte aus quasistatischen und zyklischen Versuchen für die Berechnung heranzuziehen, da das Tragverhalten bei unterschiedlich hohen Mittelspannungen nicht allein auf die Festigkeit der Verbindungen unter entsprechender statischer Belastung übertragbar ist. Das Werkstoffverhalten, die Kerbwirkung der Fügezone und die vorliegenden Eigenspannungen bestimmen vielmehr die Eigenschaften des Verbundes. Daher muss das Tragverhalten unter entsprechend kombinierter Beanspruchung ermittelt werden. Insbesondere KMU haben bislang keine Möglichkeiten der kostengünstigen und effektiven Auslegung von geclinchten Verbindungen im Bereich der Schwingfestigkeit.

Der Zusammenhang zwischen der statischen Mittellast und der ertragbaren Lastamplitude kann durch Haigh-Diagramme angegeben werden. Die auf experimentell ermittelten Wöhlerlinien basierenden Diagramme ermöglichen eine sichere und im Sinne des Leichtbaus ökonomische Auslegung entsprechender Strukturen.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll, ausgehend von den Erkenntnissen beim Blind- und Halbhohlstanznieten, das Tragverhalten geclinchter Verbindungen unter schwingender Beanspruchung unter Variation der Mittelspannung systematisch untersucht werden. Ziel ist es, im Hinblick auf die konstruktive Auslegung von Clinch-Verbindungen die Schwingfestigkeit und insb. die Mittelspannungsempfindlichkeit zu charakterisieren. Mit Hilfe der Untersuchungen soll eine analytische Berechnung der Ermüdungsfestigkeit von Clinch-Verbindungen entwickelt werden, so dass diese in Richtlinien zur Auslegung eingehen kann. Hierbei dienen die Methoden der FKM-Richtlinie für Maschinenbauteile als KMU orientierte Zielsetzung und Vorlage.


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