Energieabsorptionsverhalten zylinderschalenförmiger Strukturelemente aus Metall und Faserverbundwerkstoff

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Zylinderschalen sind ein verbreitetes Strukturelement, das sich durch günstiges Energieabsorptionsverhalten bei axialer Belastung auszeichnet. Dies macht sie zu idealen Crashelementen in Fahrzeugstrukturen für den Insassenschutz. Besonders Zylinderschalen aus Faserverbundwerkstoff bieten ein hohes gewichtsspezifisches Energieabsorptionsvermögen, was sie für Leichtbaustrukturen prädestiniert. Diese Arbeit zielt darauf ab, das Verständnis des Energieabsorptionsverhaltens von Zylinderschalen aus Metall und Faserverbundwerkstoff zu erweitern und Optimierungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Dazu werden experimentelle Untersuchungen zum Faltvorgang metallischer Zylinderschalen und dem Crushing-Vorgang von Faserverbundschalen durchgeführt. Das Energieabsorptionsverhalten verschiedener Materialkonfigurationen wird bei unterschiedlichen Lasteinleitungen und Belastungsgeschwindigkeiten verglichen. Zusätzlich werden ein vereinfachtes analytisches Berechnungsmodell sowie detaillierte Finite-Elemente-Modelle für die spezifischen Energieabsorptionsprozesse entwickelt. Diese Modelle ermöglichen die Berechnung des Energieabsorptionsvermögens und werden mit den experimentellen Ergebnissen verifiziert. Abschließend werden Parameterstudien durchgeführt, die Einflussgrößen auf das Energieabsorptionsverhalten und Optimierungspotenziale aufzeigen.