Mechanische Zuverlässigkeit

Lebensdauerprognose für Stahlklebverbindungen bei multiaxialer Belastung mit Phasenverschiebung, veränderlicher Mittelspannung und variablen Amplituden (LAMbdA)

Motivation

In den letzten Jahren wurden viele neue und zuverlässige Ansätze zur Lebensdauerbewertung von Stahlklebeverbindungen entwickelt. Diese beschränken sich in der Regel auf die Bewertung der Schwingfestigkeit (einachsige Belastung, konstante Amplituden). Die Herausforderung, die sich ergibt besteht darin weitere Einflüsse wie mehrachsige Spannungszustände mit veränderlichen Hauptspannungsrichtungen, Mittelspannungen und variable Amplituden in der Lebensdauerbewertung zu berücksichtigen, um das Verhalten der Klebeverbindungen unter realitätsnahen Lasten besser bewerten zu können.

Als Bestandteil der Roadmap Klebtechnik soll dieses Projekt zum einen Erkenntnisse über die Auswirkungen von veränderlichen Einflüssen auf die Klebeverbindungen liefern. Zum anderen soll mit diesen eine einfach anzuwendende Bewertungsmethode für die Lebensdauer von Stahlklebeverbindungen bereitgestellt werden. Letztlich soll insbesondere kleinen und mittelständischen Unternehmen ein Zugang zur Anwendung und Auslegung geklebter Stahlverbindungen gewährleistet werden.

Zielsetzung

Die resultierende Methodik soll die Lebensdauer unter komplexen Beanspruchungsbedingungen hinreichend genau abschätzen können und durch die gleichzeitig einfache Anwendbarkeit in kommerzieller Software umgesetzt werden.

Lösungsweg

Um die Auswirkungen der einzelnen Einflüsse auf die Betriebsfestigkeit geklebter Stahlverbindungen besser einschätzen zu können, wird ein extensives Versuchsprogramm durchgeführt. Dabei werden vier Probenformen bei verschiedenen Lastverhältnissen, Phasenverschiebungen und Last-Zeit-Signalen getestet. Parallel soll die Lebensdauer der Klebeverbindungen mit FE Modellen und bestehenden numerischen Ansätze abgeschätzt und diese gegebenenfalls modifiziert werden. Anhand von Validierungsläufen soll die Abschätzungsgüte der neu entwickelten numerischen Ansätze überprüft werden.

Bild: Fachgebiet SAM

Förderung

Forschungseinrichtungen:

  • Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM)
  • Universität Kassel, Institut für Mechanik (IfM), Fachbereich Maschinenbau
  • Universität Paderborn, Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF)
  • Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Systemzuverlässigkeit, Adaptronik und Maschinenakustik (SAM)

AiF-Vorhaben IGF 21.112, FOSTA Projekt P1427
Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V.
Laufzeit: 30 Monate, 01.06.2020 bis 31.12.2022

Kontakt

Dr.-Ing. Jörg Baumgartner
Tel.: ++49-6151-705-474
Mail: joerg.baumgartner@sam.tu-darmstadt.de