Belastungsgerechte Auslegung automobiler Leichtbaustrukturen aus pressgehärtetem Stahl und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff / von Marcel Triebus, M.Sc. ; Referent: Prof. Dr. rer. nat. Thomas Tröster, Korreferent: Prof. Dr.-Ing. habil. Mirko Schaper. Paderborn, 2023
Inhalt
- Einleitung
- Stand der Technik
- Multimaterial-Bauweise moderner Karosseriestrukturen
- Presshärten
- Werkstofftechnische Grundlagen des Presshärtens
- Prozesstechnische Zusammenhänge des Presshärtens
- Verfahrensvariationen des Presshärteprozesses
- Faserverstärkte Kunststoffe
- Hybride Materialkombinationen
- Zielsetzung der Arbeit
- Werkstoffe und Methoden
- Werkstoffe
- Gesamtfahrzeugcrashsimulationen
- Experimentelle Methoden
- Isotherme Tiefungsversuche
- Versuchsstand zur Bestimmung der Scherfestigkeit hybrider Materialkombinationen
- Zugversuche nach der DIN EN ISO 50125
- Methoden der mathematischen Optimierung
- Nichtlineare Optimierung mit Hilfe evolutionärer Algorithmen
- Grundlagen der Parameteridentifikation
- Metamodell-basierte Optimierungsverfahren
- Eingesetzte Software
- Methode zur Auslegung für Hybridkomponenten
- Spannungsbasierte Evaluierung einer Karosseriestruktur
- Analyse der Grenzflächeneigenschaften
- Lastpfadgerechte Auslegung für Hybridkomponenten
- Warmformprozess-integrierte Oberflächenstrukturierung
- Untersuchungen zum kombinierten Presshärte- und Strukturierungsprozess
- Bestimmung der isothermen Umformeigenschaften von 22MnB5
- Isotherme Tiefungsversuche des Stahlwerkstoffes 22MnB5
- Parameteridentifikation der Materialparameter
- Erweiterung des Modells zur Modellierung des kombinierten Warmumform- und Strukturierungsprozesses
- Untersuchungen zur Ausprägung der makroskopischen Strukturierung
- Analyse der mechanischen Eigenschaften der hybriden Materialkombinationen
- Experimentelle Untersuchung der Scherfestigkeit für PHS-CFK
- Scherfestigkeit für Hybridproben PHS-CFK bei Belastung in Faserrichtung
- Scherfestigkeit für Hybridproben PHS-CFK bei Belastung quer zur Faserrichtung
- Fazit zur Strukturierung von PHS zur Herstellung hybrider Materialien
- Untersuchung hybrider Biegekörper aus PHS-CFK
- Auslegung einer automobilen Komponente als PHS-CFK Hybridbauteil
- Aufbau eines virtuellen Modells zur Auslegung hybrider PHS-CFK Komponenten
- Analyse der Belastungen in der Grenzfläche einer Realbauteilstruktur
- Einfluss der Strukturierung auf die mechanischen Eigenschaften der Stahlkomponente
- Umformbarkeit strukturierter PHS-Komponenten
- Zusammenfassung und Ausblick
- Literaturverzeichnis