IGF-Nr.: 19.730N / Berechnung des instationären mechanischen Verhaltens von alternden Klebverbindungen unter Einfluss von Wasser auf den Klebstoff

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Aufgrund des günstigen Spannungszustandes in Klebverbindungen ist die Klebtechnik prädestiniert zum Fügen dünnwandiger Leichtbaustrukturen im Fahrzeug- und Anlagenbau.
Das sicherheitsrelevante strukturelle Kleben von Primärstrukturen wird in der Regel jedoch vermieden, weil eine Berechnung der Lebensdauer der Klebverbindungen unter Einfluss von Wasser oder anderer Umgebungsmedien bisher nicht möglich ist. Damit werden ressourcenschonende Leichtbaupotenziale verschenkt.
Das hier beantragte Vorhaben untersucht die Alterung von höhersteifen Polyurethan-Klebstoffen, die in Klebungen auf beschichtetem Metall und auf FVK im Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrttechnik, im Schiffbau, im Schienenfahrzeugbau sowie im Windenergieanlagenbau und der Elektroindustrie eingesetzt werden. Ziel ist die Entwicklung von Methoden, um die Änderung des mechanischen Verhaltens einer unter Feuchteeinwirkung alternden Klebverbindung quantitativ vorherzusagen.
Der einfache Fit der Parameter von empirischen Modellfunktionen mit den Daten einer großen Anzahl von Experimenten an gealterten Proben führt nicht zu übertragbaren, prognosefähigen Modellen des komplexen Phänomens der Alterung. Stattdessen werden im Vorhaben die Prozesse von Weiterreaktion, Weichmachung und chemischer Degradation gezielt erfasst. Für die adäquate Abbildung des Klebstoffverhaltens wird ein mikromechanisches Netzwerkmodell entwickelt, zur Vermeidung von Netzabhängigkeit in der Schädigungsmodellierung dient ein Phasenfeldmodell. Aus diesem detaillierten Modell werden Parameter für ein Kohäsivzonenmodell erzeugt, das die effiziente Simulation der gealterten Klebverbindungen in großen geklebten Strukturen ermöglicht.
Da Finite-Elemente-Simulationen häufig an KMU ausgelagert sind, profitieren diese Berechnungsdienstleister von den entwickelten Berechnungsmethoden. Die Ausweitung des Einsatzes der Klebtechnik in sicherheitsrelevanten Anwendungen führt zu einer Nachfrage nach Berechnung gealterter Klebungen.

ISBN

978-3-96870-469-2

Reihe

DVS Forschungsvereinigung,

Band

Band: 469

Erscheinungsdatum

December 2020

Bindung

E-Book im PDF Format

Seiten

266

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