Modellierungsstrategie zur anwendungsgerechten Simulation stanzender Fügeverfahren bei FVK-Hybridstrukturen

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AiF-Nr.:

19188BR

EFB-Nr.:

01/215

Kurztitel:

FKV-Stanznietsimulation

Laufzeit:

01.01.2017 - 31.12.2018

Forschungsstellen:

IGP Rostock, NEFM Dresden


Projektbeschreibung

Das mechanische Fügen hybrider Bauteilstrukturen aus metallischen Werkstoffen und faserverstärkten Kunststoffen hat im funktionsgerechten Leichtbau eine zunehmende Bedeutung eingenommen. Für prädiktive Aussagen zu Prozesskräften, der Verbindungsqualität sowie einer qualitativen und quantitativen Beurteilung der ins Laminat eingebrachten Schädigung sind nach heutigem Erkenntnisstand aufwändige experimentelle Versuchsdurchführungen notwendig. Bei FKV-Werkstoffen steigt dieser Aufwand nochmals erheblich im Vergleich zu konventionellen Werkstoffen. Aus diesem Grund ist die Zielstellung des beantragten Forschungsvorhabens die detaillierte experimentelle Analyse der Schädigungsmechanismen bei stanzenden Fügeverfahren in FKV und darauf aufbauend die Entwicklung einer numerischen Modellierungsstrategie zur Simulation dieser Fügevorgänge in FKV-Hybridverbindungen. Insbesondere soll die Modellierungsstrategie den Anwender befähigen auf Basis einer Finite-Elemente-Simulation die Schädigung und die Setzprozesskurven bei variierenden Prozessparametern realitätsgetreu abzubilden. Zudem wird in dem beantragten Projekt erstmalig eine systematische numerische Untersuchung des Einflusses der durch den Setzprozess im FKV-Material induzierten Schädigungen auf die Verbindungsfestigkeit durchgeführt. Aufbauend auf stichprobenartigen experimentellen Voruntersuchungen zur Sensitivität verschiedener Prozessparameter auf den Halbhohlstanznietsetzprozess wurde in dem Vorgängerprojekt (AiF 17594 BR) ein detailliertes numerisches 3D-Modell erstellt. Dieses Modell und die im Projekt entwickelten Materialsubroutinen stellen die Grundlage für eine systematische Weiterentwicklung zur Beurteilung mechanisch gefügter Verbindungen bei Hybridstrukturen im Rahmen des zu beantragenden Projektes dar.


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