Berücksichtigung von prozessbedingten Klebschichtbeanspruchungen in der Struktursimulation

Bereits während der Herstellung von hybriden und geklebten Fahrzeugstrukturen kann es prozessbedingt zu Klebstoffschädigungen oder Versagen kommen. Mithilfe numerischer Methoden können derartige Herausforderungen erkannt und bewertet werden. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Berechnung der im Klebstoff während der Karosserieproduktion ablaufenden Prozesse und deren Auswirkungen auf die spätere Tragfähigkeit im Betrieb.

Auf Basis eines umfangreichen Versuchsprogramms wird das Materialverhalten eines Klebstoffs und der eingesetzten Substratmaterialien bei unterschiedlichen Temperaturen, Beanspruchungsarten und Belastungsgeschwindigkeiten untersucht. Zur numerischen Beschreibung in der Prozess- und Struktursimulation werden für die Gleichungslöser Abaqus und PAM-CRASH Materialmodelle aufgebaut, verifiziert und validiert. Anschließend wird untersucht, wie sich eine Klebstoffschädigung auf das Materialverhalten auswirkt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wird eine Methodik entwickelt, mit der die geänderten mechanischen Eigenschaften aus einer Prozess- in eine Struktursimulation übertragen werden können. Abschließend wird die entwickelte Methodik anhand eines Demonstrators validiert und an einem Fahrzeugmodell angewendet.

Die Ergebnisse der Demonstratorversuche bestätigen einerseits die Validität der eingesetzten Materialmodelle und der Methodik und zeigen andererseits, dass sich durch das entwickelte Vorgehen eine Verbesserung der Prognosegüte erzielen lässt. Durch Berechnungen an einem Gesamtfahrzeugmodell wird darüber hinaus deutlich, dass die entwickelte Methodik auch für große Berechnungsmodelle praktikabel ist und in eine moderne numerische Prozesskette integriert werden kann.