Methodenentwicklung zur Schädigungsmodellierung für die numerische Prozesssimulation mechanischer Fügeverfahren

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AiF-Nr.:

19452N

EFB-Nr.:

03/116

Kurztitel:

Schädigungsmodellierung-MF

Laufzeit:

01.04.2017 - 31.03.2019

Forschungsstelle:

LWF Paderborn


Projektbeschreibung

Der Karosseriebau ist zunehmend durch die Verwendung unterschiedlicher Werkstoffe in Mischbauweise gekennzeichnet, welches zur Verwendung einer Vielzahl von mechanischen Fügeverfahren geführt hat. Hieraus resultieren die Zielsetzungen, die mechanischen Fügeverfahren in ihrer Effizienz und ihren Einsatzbereichen zu erweitern, so die Variantenvielfalt zu reduzieren (Cluster-Bildung) sowie Entwicklungszyklen zu verkürzen. Dies erfolgt mit Unterstützung der numerischen Simulation. Dabei setzen durchdringende Verfahren (z.B. Halbhohlstanznieten) ein definiertes Versagen der Fügezone voraus. Ein einfacher Ansatz zur Abbildung des Durchdringens ist ein geometrisches Trennkriterium. Ein solches Kriterium basiert i.d.R. auf ein experimentell beobachtetes Verhalten und ist somit nicht prognosefähig für Variationen bzgl. Werkzeugkonfigurationen, Blechdicken- und Kombinationen sowie Werkstoffgüten. Der Fügeprozess erfolgt senkrecht zur Blechoberfläche und beschreibt somit einen dreidimensionalen Zustand, im Gegensatz zum ebenen Spannungszustand bei der Umform- oder Crashsimulation. Hieraus leitet sich die Herausforderung ab, das Werkstoffversagen in Abhängigkeit der Beanspruchungssituation zu beschreiben, welches das übergeordnete Ziel dieses Forschungsvorhabens darstellt. Zunächst sollen relevante Fügeverfahren und Werkstoffkombinationen nach ihren Spannungszuständen beim Fügeprozess untersucht werden. Dabei soll der dreidimensionale Spannungszustand durch Simulation (z.B. LS-Dyna) identifiziert werden. Mit entsprechenden Werkstoffproben soll das Schädigungsverhalten analysiert und Schädigungsmodelle für die numerische Simulation aufgebaut werden. Die Modelle sollen an der Fügeprozesssimulation validiert und das Vorgehen durch Untersuchungen zur Reproduzierbarkeit und Sensitivität erprobt werden. Wichtiger Bestandteil ist die Definition einer geeigneten und anwendungsnahen Auswertungsmethodik.


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