TY - THES

T1 - Analysemodell zur Bewertung von Potenzial und effektiver Nutzung von Strukturbauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen hinsichtlich Steifigkeit und Festigkeit

AU - Lembeck, Alexander

N1 - gesperrt bis 18-03-2018

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Energieeffizienz spielt in der Automobilindustrie eine immer größer werdende Rolle. Leichtbaustrategien zielen unter anderem durch Gewichtsreduktion auf eine Effizienzsteigerung ab. Der Einsatz von Langfaserverbundmaterialien ist ein häufig verwendeter Ansatz zur Massenreduktion, wenngleich dadurch Material-, Fertigungs- sowie Entwicklungskosten steigen. Im Zuge dieser Arbeit wurde eine Strategie in Form eines Softwaremoduls entwickelt um Langfaserverbundwerkstoffe hinsichtlich ihrer Eignung als Werkstoff in Strukturbauteilen zu bewerten. Diese Bewertung ist bei Schalenelementen für einen Lastfall und für mehrere wirkende Lastfälle möglich. Als für Faserverbund bestens geeignet angesehen werden Areale mit einachsiger Beanspruchung sowie mit einer sich nicht ändernden Beanspruchungsrichtung. Die vorliegende Bewertung basiert auf den Hauptnormalspannungen, dem Mehrachsigkeitsgrad nach Kuhn und der Gestaltänderungsenergiehypothese. Zur Reduktion der Rechenzeit wurde ein Filter auf Basis der von-Mises Spannung implementiert. Als Eingangsdaten benötigt werden ein vernetztes Modell sowie alle Spannungsdaten. Ausgegeben wird das Ergebnis im Patran Format zur Visualisierung im Programm Animator Viewer 4. Die Strategie ist als Programmmodul in Fotran entwickelt und Teil der Software FEMSITE© von Magna Steyr Engineering. Zur Erprobung der Methode wurde eine Hutprobe aufgrund ihrer bauteilähnlichen Form herangezogen. Die entwickelte Strategie wurde auf ein Rohkarosseriemodell angewandt und bezüglich ihren Stärken und Schwächen beurteilt. Der Vorteil der Strategie zeigt sich in einer raschen sowie deutlichen Identifizierung aller einachsig beanspruchten Areale der Karosserie. Dabei ändert sich die Beanspruchungsrichtung und -art zeitlich nur in geringem Maß. Nicht optimal bewertet werden Bleche, die aufgrund gezielt eingebrachter Versteifungen mehrachsige Beanspruchungen aufweisen.

AB - Energieeffizienz spielt in der Automobilindustrie eine immer größer werdende Rolle. Leichtbaustrategien zielen unter anderem durch Gewichtsreduktion auf eine Effizienzsteigerung ab. Der Einsatz von Langfaserverbundmaterialien ist ein häufig verwendeter Ansatz zur Massenreduktion, wenngleich dadurch Material-, Fertigungs- sowie Entwicklungskosten steigen. Im Zuge dieser Arbeit wurde eine Strategie in Form eines Softwaremoduls entwickelt um Langfaserverbundwerkstoffe hinsichtlich ihrer Eignung als Werkstoff in Strukturbauteilen zu bewerten. Diese Bewertung ist bei Schalenelementen für einen Lastfall und für mehrere wirkende Lastfälle möglich. Als für Faserverbund bestens geeignet angesehen werden Areale mit einachsiger Beanspruchung sowie mit einer sich nicht ändernden Beanspruchungsrichtung. Die vorliegende Bewertung basiert auf den Hauptnormalspannungen, dem Mehrachsigkeitsgrad nach Kuhn und der Gestaltänderungsenergiehypothese. Zur Reduktion der Rechenzeit wurde ein Filter auf Basis der von-Mises Spannung implementiert. Als Eingangsdaten benötigt werden ein vernetztes Modell sowie alle Spannungsdaten. Ausgegeben wird das Ergebnis im Patran Format zur Visualisierung im Programm Animator Viewer 4. Die Strategie ist als Programmmodul in Fotran entwickelt und Teil der Software FEMSITE© von Magna Steyr Engineering. Zur Erprobung der Methode wurde eine Hutprobe aufgrund ihrer bauteilähnlichen Form herangezogen. Die entwickelte Strategie wurde auf ein Rohkarosseriemodell angewandt und bezüglich ihren Stärken und Schwächen beurteilt. Der Vorteil der Strategie zeigt sich in einer raschen sowie deutlichen Identifizierung aller einachsig beanspruchten Areale der Karosserie. Dabei ändert sich die Beanspruchungsrichtung und -art zeitlich nur in geringem Maß. Nicht optimal bewertet werden Bleche, die aufgrund gezielt eingebrachter Versteifungen mehrachsige Beanspruchungen aufweisen.

KW - Mehrachsigkeitsgrad

KW - MAG

KW - Faserverbundwerkstoff

KW - Langfaserverbundwerkstoff

KW - FEMSITE

KW - fiber reinforced plastics

KW - grade of multiaxiality

KW - FEMSITE

KW - long-fiber

KW - composites

M3 - Diplomarbeit

ER -