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Vortrag

Charakterisierung hybrider Verbindungstechniken an FVK-Stahl-Strukturen unter mechanisch-thermischer Beanspruchung

Freitag (07.07.2017)
10:50 - 11:10 Uhr
Bestandteil von:


Der Wunsch nach effizienten und ressourcenschonenden Materialkonzepten ist branchenübergreifend ungebrochen, wodurch Leichtbauwerkstoffe in den Fokus der Forschung und Industrie rücken. In diesem Zusammenhang zeichnen sich faserverstärkte Kunststoffe (FVK) durch hervorragende mechanische Eigenschaften aus, wodurch sie ein hohes Potenzial zur Substitution konventioneller Werkstoffe in Strukturkomponenten bieten. Dies erfordert innovative Verbindungstechniken zur Herstellung hybrider Leichtbaustrukturen, die es ermöglichen, Werkstoffe mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften zu kombinieren. Eine zentrale Herausforderung stellt dabei die Krafteinleitung in die lastaufnehmenden Fasern der Verbundwerkstoffe dar.

Diese Arbeit befasst sich mit der Bewertung und Optimierung hybrider Verbindungstechniken zwischen Stahl und FVK. Dazu wurden mechanische (Schrauben, Nieten) und adhäsive Verbindungsverfahren kombiniert und in Zugscher- und Mehrstufenversuchen charakterisiert. Zusätzlich wurden die Ergebnisse denen einer Probe mit rein adhäsiv ausgestalteter Fügezone gegenübergestellt. Der Fokus der Untersuchungen lag auf der Analyse lokaler Spannungen unter kombinierter mechanisch-thermischer Beanspruchung. Zur Detektion von Schädigungen und des beanspruchungs- und temperaturabhängigen Schädigungsverlaufs wurde die Hochfrequenzimpulsmessung (HFIM) und die digitale Bildkorrelation (DIC) eingesetzt. Durch die kombinierte Berücksichtigung beider Messgrößen konnten verschiedene strukturbezogene Schädigungsmechanismen nachgewiesen und separiert werden. Die über Werkstoffreaktion und Schädigungsverlauf abgeschätzten Ermüdungsfestigkeiten wurden in Einstufenversuchen validiert. Durch die Optimierung der Fügezone konnte eine Festigkeitssteigerung von über 20% erreicht werden. Ebenso zeigte eine vergleichende Betrachtung der unter Temperaturbeanspruchung ermittelten Ergebnisse der Mehrstufenversuche eine verbesserte Ermüdungsfestigkeit von etwa 15%.

 

Sprecher/Referent:
Torben Becker
Technische Universität Dortmund
Weitere Autoren/Referenten:
  • Daniel Hülsbusch
    Technische Universität Dortmund
  • Prof. Dr. Frank Walther
    Technische Universität Dortmund
  • Thomas Caspari
    Technische Universität Dortmund
  • Marvin Höpfner
    Technische Universität Dortmund