Stress- and Strain-based Fatigue Life Calculation for Short Fiber Reinforced Polymers by Use of fe-safe

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

Stetig steigende Ansprüche hinsichtlich Emissionsreduktion und Leichtbau verlangen den Einsatz optimierter Materialien. Daher wird eine immer größere Zahl an mechanisch belasteten Bauteilen aus kurzglasfaserverstärkten (kgfv) Kunststoffen gefertigt. Eine Lebensdauerberechnung bereits zu Beginn des Entwicklungszyklus ist entscheidend für eine betriebsfeste Auslegung sowie um einen effizienten Einsatz dieser Materialien zu ermöglichen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen durchgängigen Arbeitsablauf für die Lebensdauerberechnung kurzglasfaserverstärkter Kunststoffe, unter Verwendung der kommerziellen Lebensdaueranalyse Software fe-safe®, zu etablieren. Dafür soll eine bestehende integrative Simulationskette adaptiert werden. Dies umfasst die Entwicklung einer Schnittstelle zwischen den einzelnen Software Paketen, welche in dem beschriebenen Arbeitsablauf zur Anwendung kommen, sowie die Ermittlung eines Datensatzes für eine kurzglasfaserverstärkte semi-aromatische Polyamid-Mischung mit einem Fasergehalt von 50 Gewichtsprozent. Die Materialeigenschaften werden aus Ermüdungsversuchen abgeleitet und prozessbedingte Faserorientierungen mittels Spritzgusssimulation vorhergesagt. Zusammen mit dem in einer Struktursimulation bestimmten Spannunungsfeld bilden diese Daten die Grundlage für die Berechnung der Lebensdauer. Ein Vergleich der in fe-safe® implementierten Algorithmen soll die Wichtigkeit der Parameterdefinition in einem Simulationablauf hervorheben. Um die Anwendbarkeit der zugrunde liegenden Modelle aufzuzeigen und den entwickelten Arbeitsablauf zu validieren wird ein Abzugshebel, zur Verfügung gestellt von Medmix AG, analysiert. Die gewonnenen Ergebnisse zeigen, dass durch diese Methode lokale Faserorientierungen berücksichtigt werden können ohne auf zusätzliche Material-Modellierungs-Software zurückgreifen zu müssen.

Details

Titel in ÜbersetzungSpannungs- und Dehnungs-basierte Lebensdauerberechnung für Kurzfaserverstärkte Kunststoffe unter Verwendung von fe-safe
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung21 Okt. 2022
StatusVeröffentlicht - 2022