Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Crashsicherheit und Schädigungsmechanik
Wir entwickeln und implementieren Werkstoff- und Versagensmodelle und verwenden sie für die Crash- und Prozesssimulation. Zudem führen wir mit speziellen Versuchstechniken (beispielsweise lokale Dehnungsmessungen, Torsions- und Biaxialzugversuche) Werkstoffcharakterisierungen und Bauteilprüfungen durch. Mithilfe von Simulationen verschiedener Versuche ermitteln wir Modellparameter und validieren die Anwendbarkeit von neuen numerischen Methoden. Insbesondere werden die Einflüsse von Fertigungsprozessen auf Komponentenverhalten berücksichtigt.
Moderne CAE-unterstützte Entwicklungen erfordern belastungsgerechte Werkstoffkennwerte zur Auslegung und Sicherheitsbewertung. Für die Crashsicherheit im Automobilbereich, speziell beim Leichtbau, oder auch für unfallbedingte Stoßbelastungen (Impact) von Transportbehältern sind crash-relevante Werkstoffkennwerte in Abhängigkeit von der Dehnrate beziehungsweise Belastungsgeschwindigkeit erforderlich: Für unterschiedliche Werkstoffe und Fügeverbindungen bestimmen wir die Kennwerte mit Hochgeschwindigkeitsversuchen unter Einsatz von Hochgeschwindigkeits-Video- und Infrarot-Kameras sowie optischen Auswerteverfahren. Mit unseren Bauteil-Crashtests validieren wir numerische Simulationen und liefern eine abschließende Bewertung.
Zudem charakterisieren wir Fügeverbindungen bezüglich ihrer mechanischen Eigenschaften und bewerten sie im Hinblick auf ihr Verformungs- und Versagensverhalten. Dabei ist die Ersatzmodellierung von Fügeverbindungen für die Crashsimulation ein spezieller Schwerpunkt, da nur so die Vielzahl von unterschiedlichen Fügeverbindungen in ganzen Fahrzeugstrukturen, wo sie zu Tausenden auftreten, rechnerisch analysiert und deren Tragfähigkeit vorhergesagt werden kann. Mit Simulationen der Fügeprozesse, beispielsweise des Stanznietprozesses, ermitteln wir die Prozesseinflüsse auf die Eigenschaften der Verbindung.
Leistungen
- Charakterisierung des Verformungs- und Versagens-verhaltens von Werkstoffen, Bauteilen und Fügever-bindungen unter variablen Belastungsarten und Geschwindigkeiten bis 50 und Dehnraten über 103s-1
- Entwicklung und Validierung von Werkstoffmodellen und numerischen Methoden für die Crashsimulation mit Berücksichtigung von Fertigungseinflüssen
- Methodenentwicklung zur Ersatzmodellierung von gefügten Verbindungen für die Crashsimulation
- Bruchdynamische Bewertung sicherheitskritischer Bauteile
- Innovative Messtechnik für dynamische Vorgänge, Messdaten-(Feld)korrelation
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Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IWM
