Shop : Details
Shop
Details
48,80 €ISBN 978-3-8440-4680-9Paperback192 Seiten90 Abbildungen262 g21 x 14,8 cmDeutschDissertation
August 2016
Johannes Gebhardt
Strukturoptimierung von in FVK eingebetteten metallischen Lasteinleitungselementen
Die Kombination von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) und Metall im Multi-Material-Design (MMD) birgt ein hohes Leichtbaupotenzial, stellt aber hohe Anforderungen an die notwendigen Bauteilverbindungen. Eine materialgerechte Verbindungstechnologie stellen bereits im Herstellungsprozess der FVK-Bauteile eingebettete metallische Lasteinleitungselemente (sog. "Inserts") dar. Um das volle Potenzial der Technologie auszunutzen, fehlen allerdings bisher Ansätze zur Steigerung der Belastbarkeit.
Im Rahmen dieser Arbeit wird zunächst die Machbarkeit der Integration von Insert-Elementen im für die Herstellung der FVK-Proben genutzten "Resin Transfer Moulding"-Prozess (RTM-Prozess) betrachtet. Durch anschließend durchgeführte quasistatische Festigkeitsuntersuchungen wird der Einfluss unterschiedlicher Belastungsarten und Insert-Geometrieparameter auf das Versagensverhalten und die Belastbarkeit eingebetteter Inserts ermittelt. Durch eine FEM-Struktursimulation werden Ursachen für das experimentell beobachtete Versagensverhalten identifiziert.
Auf Basis dieser Erkenntnisse wird eine Methode zur Strukturoptimierung eingebetteter Insert-Elemente abgeleitet. Der Ansatz zielt auf eine Steigerung der Belastbarkeit unter Kopfzugbelastung durch Glättung versagenskritischer Spannungsspitzen ab. Die Kombination eines parametrischen FE-Modells mit einem Optimierungsalgorithmus erlaubt es dabei, für unterschiedliche gegebene Randbedingungen optimale Insert-Geometrien zu bestimmen. Bei der anschließend, exemplarisch für gewählte Randbedingungen, durchgeführten Optimierung können versagenskritische Spannungsspitzen deutlich reduziert werden. Eine experimentelle Validierung bestätigt, dass die optimierte Insert-Geometrie zu einer signifikant höheren Belastbarkeit führt.
Im Rahmen dieser Arbeit wird zunächst die Machbarkeit der Integration von Insert-Elementen im für die Herstellung der FVK-Proben genutzten "Resin Transfer Moulding"-Prozess (RTM-Prozess) betrachtet. Durch anschließend durchgeführte quasistatische Festigkeitsuntersuchungen wird der Einfluss unterschiedlicher Belastungsarten und Insert-Geometrieparameter auf das Versagensverhalten und die Belastbarkeit eingebetteter Inserts ermittelt. Durch eine FEM-Struktursimulation werden Ursachen für das experimentell beobachtete Versagensverhalten identifiziert.
Auf Basis dieser Erkenntnisse wird eine Methode zur Strukturoptimierung eingebetteter Insert-Elemente abgeleitet. Der Ansatz zielt auf eine Steigerung der Belastbarkeit unter Kopfzugbelastung durch Glättung versagenskritischer Spannungsspitzen ab. Die Kombination eines parametrischen FE-Modells mit einem Optimierungsalgorithmus erlaubt es dabei, für unterschiedliche gegebene Randbedingungen optimale Insert-Geometrien zu bestimmen. Bei der anschließend, exemplarisch für gewählte Randbedingungen, durchgeführten Optimierung können versagenskritische Spannungsspitzen deutlich reduziert werden. Eine experimentelle Validierung bestätigt, dass die optimierte Insert-Geometrie zu einer signifikant höheren Belastbarkeit führt.
Schlagwörter: Faserverbund; Produktionstechnik; faserverstärkte Kunststoffe (FVK); Lasteinleitungselemente
Forschungsberichte aus dem wbk, Institut für Produktionstechnik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer, Prof. Dr.-Ing. Gisela Lanza und Prof. Dr.-Ing. habil. Volker Schulze, Karlsruhe
Band 192
Export bibliographischer Daten
Shaker Verlag GmbH
Am Langen Graben 15a
52353 Düren
Am Langen Graben 15a
52353 Düren
Mo. - Do. 8:00 Uhr bis 16:00 Uhr
Fr. 8:00 Uhr bis 15:00 Uhr
Fr. 8:00 Uhr bis 15:00 Uhr
Kontaktieren Sie uns. Wir helfen Ihnen gerne weiter.
