Herstellung, Simulation und Eigenschaftsanalyse geschweißter Leichtbaustrukturen aus Metall/Faser-Kunststoff-Verbunden

• Applicant: Dr.-Ing. Franz Josef Barth
• Subject Area: Lightweight Construction, Textile Technology
• Term: from 2004 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5470581

Die Aufgabenstellung des TP7 ist zum einen die Modellierung der im Titel genannten Verbunde und deren numerische Umsetzung im Rahmen der Finite-Element-Methode sowie zum anderen die Simulation von typischen Belastungs- und Deformationszuständen. Hierbei kann zunächst zwischen punkt-, linien- und flächenhaften Verbunden unterschieden werden. Diese sollen dabei durch 0-, 1- sowie 2-dimensionale Interface-Elemente, die zwischen üblichen Kontinuums-Finiten-Elementen eingebaut werden können, modelliert werden. Eine entscheidende Bedeutung kommt hierbei dem Konstitutivgesetz zwischen den Relativverschiebungen der beiden Interface-Seiten und dem zugehörigen Interface-Spannungsvektor zu. Hierbei können üblicherweise Konzepte der inelastischen konstitutiven Modellbildung der Kontinuumsmechanik angewendet werden, wobei die Kontinuumsverzerrungen durch die Interface-Relativverschiebungen und die Kontinuumsspannung durch den Spannungsvektor ersetzt werden. Die Details der Modellierung wie etwa Inelastizität, Raten- und Temperaturabhängigkeit etc. sollen durch Vergleich mit experimentellen Befunden der TP 1-6 erarbeitet werden. Das übergreifende Ziel des beantragten Vorhabens ist es somit, die durch die verschiedenen Schweißtechniken erzielten Verbunde durch geeignete konstitutive Formulierungen für die Interface-Elemente phänomenologisch zu modellieren und im Abgleich mit den experimentellen Befunden der TP 1-6 zu verifizieren. Als Fernziel soll es damit möglich sein, auch bauteilnahe hybride Leichtbaustrukturen aus Metall/Faser-Kunststoff-Verbunden unter Belastung bei realistischen Einsatzbedingungen zu simulieren.

• DFG Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 524: Manufacturing, Characterisation and Simulation of Welded Lightweight Structures of Metal/Fibre-Reinforced Polymer Composites
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Paul Steinmann