Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Bruchmechanisches Schnittebenenkonzept zur lebensdauergerechten Auslegung von hyperelastischen Klebverbindungen bei multiaxialen und variablen Belastungsamplituden

Aufgrund der hohen Funktionsintegration gewinnt das Fügen von verschiedenartigen Materialien mit hyperelastischen Klebstoffen im Leichtbau immer mehr an Bedeutung. Mit dem Einsatz dieser Klebstoffe besteht das Potential, auch bei größeren Relativbewegungen der Fügepartner zueinander, den Stoffschluss schädigungsfrei zu gewährleisten. Jedoch bedarf es dafür einer Auslegungsmethode, die selbst bei komplexen Betriebsbelastungen die Materialermüdung so berücksichtigt, dass eine ungünstige Dimensionierung derartiger Klebverbindungen bereits im virtuellen Produktentstehungsprozess vermieden wird. Dadurch ergibt sich insbesondere für KMU die Möglichkeit zur Entwicklung neuer Produkte sowie zur Optimierung bestehender Fertigungsprozesse. Aus diesem Grund soll in diesem Forschungsprojekt ein Ansatz für ein bruchmechanischen Schnittebenenkonzept weiterentwickelt und validiert werden, sodass bei komplexen Betriebsbelastungen mit multiaxialen und variablen Belastungsamplituden eine lebensdauergerechte Auslegung hyperelastischer Klebverbindungen erfolgen kann. Die Basis für die Weiterentwicklung bilden Ermüdungs- und Risswachstumsversuche mit denen der Einfluss der Mittelspannung sowie von multiaxialen und variablen Belastungsamplituden systematisch untersucht wird. Die aus den Untersuchungen ermittelten Kennwerte dienen der Modellbildung, die u.a. eine Implementierung eines Algorithmus zur Identifizierung der kritischsten Schnittebene in das bruchmechanische Schnittebenenkonzept vorsieht. Für die praxisnahe Anwendung erfolgt eine Überführung des erweiterten Berechnungskonzepts in eine Auslegungssoftware. Auf diese Weise profitieren KMU, Handwerksbetriebe und Zulieferer in der Automobiltechnik, im Schiffbau und im Bauwesen von der Möglichkeit zur Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit und der Erweiterung bestehender Geschäftsfelder durch die Bereitstellung einer einfach handzuhabenden Berechnungsmethode sowie durch die in dem Projekt geschaffene umfangreiche Datenbasis.