TY - THES

T1 - Methodenentwicklung zur Vorhersage des Verhaltens einer selbstfurchenden Schraubenverbindung im Multimaterialdesign

AU - Thaler, Michael

N1 - gesperrt bis null

PY - 2009

Y1 - 2009

N2 - Immer stärker werdende Forderungen nach Gewichts- und Kostensenkung im Automobilbau haben selbstfurchende Schraubenverbindungen in Multimaterialdesign zunehmend etabliert. Besonders die Komponentenpaarung von einer Schraube aus einer hochfesten Aluminiumlegierung und einer Magnesiumlegierung als Grundwerkstoff haben sich im Leichtbau durchgesetzt. Diese Leichtmetalllegierungen zeigen im Einsatz bei höheren Betriebstemperaturen aber Kriecherscheinungen. Dadurch verliert die Schraubenverbindung an Vorspannkraft. Da dies die Funktionsfähigkeit der verschraubten Baugruppe beeinträchtigen kann, ist ein Finite Elemente Modell erstellt worden, das den Verschraubungsprozess abbildet und den Verlust der Vorspannkraft prognostiziert. Diese Diplomarbeit zeigt, dass eine Abbildung des Furch- und Verschraubungsvorgangs prinzipiell möglich ist und sich Aussagen über den Verlust der Vorspannkraft treffen lassen. Dabei wird der Einfluss von verschiedenen Reibzuständen und Modellgeometrien auf den Formmomentenverlauf untersucht. Es konnte festgestellt werden, dass das Reibmoment einen wesentlichen Anteil am Formmoment hat und der ganze Prozess äußerst reibungssensitiv ist. Das Formmoment steigt mit zunehmender Reibzahl stark an. Das eigentliche Umformmoment nimmt nur einen kleinen Anteil am Gesamtmoment ein. Um das Anziehen und Kriechen der Schraubenverbindung richtig abbilden zu können, ist die Abbildung des Prozesses in einem Vollmodell nötig. Das rein zum Formen des Gewindes benötigte Moment kann bereits im Viertelmodell ermittelt werden. Diese Arbeit schafft die Ausgangsbasis zur numerischen Darstellung der Verschraubung und Relaxation von selbstfurchenden Schraubenverbindungen in Leichtmetalllegierungen. Realversuche können so in Zukunft mit verfeinerten Modellen reduziert werden. Die benötigte Versuchszeit der virtuellen Versuche hängt nur mehr von der Rechenleistung ab.

AB - Immer stärker werdende Forderungen nach Gewichts- und Kostensenkung im Automobilbau haben selbstfurchende Schraubenverbindungen in Multimaterialdesign zunehmend etabliert. Besonders die Komponentenpaarung von einer Schraube aus einer hochfesten Aluminiumlegierung und einer Magnesiumlegierung als Grundwerkstoff haben sich im Leichtbau durchgesetzt. Diese Leichtmetalllegierungen zeigen im Einsatz bei höheren Betriebstemperaturen aber Kriecherscheinungen. Dadurch verliert die Schraubenverbindung an Vorspannkraft. Da dies die Funktionsfähigkeit der verschraubten Baugruppe beeinträchtigen kann, ist ein Finite Elemente Modell erstellt worden, das den Verschraubungsprozess abbildet und den Verlust der Vorspannkraft prognostiziert. Diese Diplomarbeit zeigt, dass eine Abbildung des Furch- und Verschraubungsvorgangs prinzipiell möglich ist und sich Aussagen über den Verlust der Vorspannkraft treffen lassen. Dabei wird der Einfluss von verschiedenen Reibzuständen und Modellgeometrien auf den Formmomentenverlauf untersucht. Es konnte festgestellt werden, dass das Reibmoment einen wesentlichen Anteil am Formmoment hat und der ganze Prozess äußerst reibungssensitiv ist. Das Formmoment steigt mit zunehmender Reibzahl stark an. Das eigentliche Umformmoment nimmt nur einen kleinen Anteil am Gesamtmoment ein. Um das Anziehen und Kriechen der Schraubenverbindung richtig abbilden zu können, ist die Abbildung des Prozesses in einem Vollmodell nötig. Das rein zum Formen des Gewindes benötigte Moment kann bereits im Viertelmodell ermittelt werden. Diese Arbeit schafft die Ausgangsbasis zur numerischen Darstellung der Verschraubung und Relaxation von selbstfurchenden Schraubenverbindungen in Leichtmetalllegierungen. Realversuche können so in Zukunft mit verfeinerten Modellen reduziert werden. Die benötigte Versuchszeit der virtuellen Versuche hängt nur mehr von der Rechenleistung ab.

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M3 - Diplomarbeit

ER -