DLR-Forscher sagen Festigkeit von Klebungen voraus

Test einer geklebten Zugscherprobe mit dicken Fügeteilen und Dehnungsaufnahme mittels digitaler Bildkorrelation: (Quelle: DLR)

Klebeverbindungen sind für den Leichtbau unverzichtbar, denn sie besitzen ein sehr günstiges Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Für die Produktentwicklung ist jedoch die Vorhersage der Festigkeit einer solchen Verbindung unerlässlich.

Ein Team von Wissenschaftlern unter Leitung von Oliver Völkerink am Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik / Funktionsleichtbau des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat untersucht, wie genau und zuverlässig sich die Festigkeit einschnittiger Überlappungsverklebungen im Leichtbau vorhersagen lässt.

Die Forscher nutzten dazu ein weiterentwickeltes numerisches Berechnungsverfahren, die eXtended Finite Element Method (XFEM). Dieses beruht auf der Methode der Finiten Elemente und kann das Versagensverhalten infolge von Rissphänomenen weitaus realitätsnäher abbilden als andere Verfahren.

Die Publikation zum Forschungsprojekt, so schreibt Jörg Nickel, DLR, in einem Paper Review, gibt Antworten auf zwei wesentliche Fragen:

  • Ist die XFEM-Methode für die Vorhersage des mechanischen Verhaltens von dünnen Filmklebstoffen grundsätzlich geeignet?
  • Wie beeinflussen verschiedene kontinuumsmechanische Plastizitätsmodelle für den Klebstoff die XFEM-Festigkeitsvorhersagen?

Als Untersuchungsobjekte dienen Prüfkörper aus Aluminiumfügeteilen und einschnittigen Überlappungsklebungen, sogenannten Single Lap Joints oder kurz SLJ. Es zeigt sich, dass XFEM in Kombination mit einem sorgfältig ausgewählten Fließkriterium und geeigneten Materialparametern eine valide Technik für die Festigkeitsvorhersage von Überlappungsklebungen ist, da die Varianz zu den Experimenten stets weniger als zehn Prozent, bei den besten Modellen sogar weniger als ein Prozent beträgt.

Ihre Ergebnisse präsentieren die Wissenschaftler hier und hier.


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Quelle und weitere Infos: DLR

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