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Experimentelle und numerische Festigkeitsuntersuchungen von hochfesten Schrauben unter Crashbelastung

. (2017)

Abstract

Die Prognose des Versagens von Schrauben ist ein wichtiges Element in der automobilen Crashsimulation, da das Verhalten von Schrauben die Kinematik eines Unfalls wesentlich beeinflussen kann. In der vorliegenden Arbeit wird das Bruchverhalten von hochfesten Schrauben in verschiedenen Belastungssituationen experimentell untersucht. Die dazu verwendeten Versuchsvorrichtungen und die eingesetzte Messtechnik werden vorgestellt. Durch numerische Untersuchungen wird die Prognosefähigkeit der Finite-Elemente-Ersatzmodelle für Schrauben nach aktuellem Stand der Technik bewertet. Dazu werden die vorausgegangenen Versuche mit einem Schrauben-Ersatzmodell basierend auf Balken-Elementen und einem auf Solid-Elementen basierenden Ersatzmodell simuliert. Mit Hilfe dieser Erkenntnisse wird eine neue Ersatzmodellierung entwickelt. Dabei wird eine Unterscheidung zwischen Schaft und Gewinde, eine fein vernetzte Prozesszone und ein Ring um Teile des Gewindebereichs eingeführt sowie die Materialbeschreibung des Ersatzmodells an die Versuchsergebnisse angepasst. Abschließend werden die durchgeführten Versuche mit der neu entwickelten Ersatzmodellierung simuliert und die Verwendbarkeit des neuen Ersatzmodells in einer Gesamtfahrzeugsimulation wird gezeigt.

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