Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Auslegung gefügter Hybrid-Leichtbaustrukturen unter Impactbeanspruchung

Die zunehmende Verwendung hochfester Werkstoffe bei Fahrzeugkarosserien in Kombination mit werkstofflicher Hybridbauweise führt dazu, dass vermehrt mechanische Fügeverfahren wie Stanznieten oder Clinchen zum Einsatz kommen. Die hohe Anzahl und die geometrische Komplexität dieser punktförmigen Verbindungsarten bereiten jedoch Probleme bei der heute in der Entwicklung üblichen Crashberechnung. Einen Lösungsansatz bieten hier sogenannte Ersatzelemente. Diese vom Aufbau recht einfachen Connektorelemente werden an Stelle der komplexen Verbindung in das FE-Modell implementiert. Damit das Ersatzelement das jeweilige Verhalten einer Verbindung möglichst realitätsnah wiedergeben kann, ist es unerlässlich, die entsprechenden Verbindungskennwerte im FE-Modell möglichst genau zu definieren. Im Rahmen dieser Arbeit wird am Beispiel der Clinchverbindung ein Lösungsweg beschrieben, welcher es dem Anwender ermöglicht, zeit- und kostensparend Verbindungskennwerte innerhalb Hybrid-Leichtbaustrukturen unter Impactbeanspruchung zu bestimmen. Es wird ein Kalibriertool entwickelt, welches auf Basis experimentell ermittelter Kraft-Verschiebungs-Kurven Verbindungskennwerte automatisiert errechnet. Des Weiteren wird der Einfluss von Belastungsgeschwindigkeit sowie Materialkombinationen auf die Verbindungseigenschaften untersucht. Hierzu werden für verschiedene Materialkombinationen Kraft-Verschiebungs-Kurven unter quasistatischer und dynamischer Belastung ermittelt.