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Numerische Bewertung des Impactverhaltens von Laminatstrukturen

Titel: Numerische Bewertung des Impactverhaltens von Laminatstrukturen
Typ:
  • Masterarbeit
Betreuer:
Status: offen

Hintergrund

extern (Audi AG)

Faserverbundstrukturen gewinnen aufgrund ihrer sehr guten mechanischen, steuerbaren Eigenschaften und dem geringen Gewicht zunehmend an Bedeutung in der Automobilindustrie. In der Regel verlagert sich der Einsatz von teuren Kleinserien hin zu massenfähigen Großserien, was zu einer Reduktion der Herstellungskosten sowie zu einer Erhöhung der Prognosegüte speziell für das Versagensverhalten führen muss. Die Impactbelastung von Laminatstrukturen stellt dabei eine große Herausforderung dar, da das Ausmaß von Schäden von außen meist nicht direkt sichtbar ist, der Einfluss auf das Bauteilverhalten aber enorm sein kann.

In dieser Arbeit soll eine numerische Bewertung des Impactverhaltens von dickwandigen Laminatstrukturen mittels geeigneter Softwaretools durchgeführt werden. Der Fokus liegt hierbei bei der Durchführung von Impactsimulationen mit Hilfe eigener sowie angepasster Materialmodellierungen und deren Beurteilung und Validierung auf Basis vorhandener, aufzuarbeitender experimenteller Ergebnisse.

Aufgabe

  • Erarbeitung des Stands der Technik zur Material- und Versagensmodellierung von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) für die Anwendung in der Crash- bzw. Impactsimulation mit dem Fokus auf dickwandigen Laminaten
  • Einarbeitung in Prozesse und Software (ESI Virtual Performance Solution (VPS), Abaqus/Explicit ANSA, Animator, Tools zur klassischen Laminattheorie (CLT))
  • Aufbereitung und Analyse von experimentellen Daten (Materialcharakterisierungsversuche auf Coupon-Ebene bzw. Validierungsversuche auf Komponenten-Ebene)
  • Anpassung von Material- und Versagensmodellen sowie Materialformulierung (User-Material) und -modellierung (Delaminationsmodellierung) für ausgewählte FVK
  • Numerische Parameter- und Robustheitsanalyse der angepassten Material- und Versagensmodelle (z.B. Untersuchung von Diskretisierungs- und Modellierungsabhängigkeiten im numerischen Modell im Hinblick auf die Auslegung von Karosseriestrukturen bzw. daran angrenzende Strukturen)
  • Dokumentation und Präsentation der Arbeit