Experimentelle und rechnerische Bestimmung des Versagensver. Blechverbindungen. halten von punktgeschweißten. Vortragsunterlagen

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1 Experimentelle und rechnerische Bestimmung des Versagensver halten von punktgeschweißten Blechverbindungen Vortragsunterlagen zum FATWorkshop am INFOTO* Herausgeber: Forschungsvereinigung Automobiltechnik e.v. (FAT) Verfasser: Dr. Genbao Zhang Dr. Andreas Rupp Dr. Malte Hahn Dr. Jan Kurzok Dr. Sumanjit Singh Dr. Waldemar Stoppler Prof. Dr. Rainer Renz Prof. Dr. Dieter Radaj Prof. Dr. Tim Seeger Dr. Hans Amstutz Frank des Bruyne Prof. Dr. HansJoachim Krause Dr. Robert Jaccard Olaf Reese UB/TIB Hannover

2 Inhalt Manuskriptlänge (Seiten) I Übersicht 5 II Vorlagen zum Workshop A Untersuchung einiger Ansätze (Größen) zur Beschreibung des Betriebsfestigkeitsverhaltens von punktgeschweißten Strukturen 35 (Dr.Ing. Genbao Zhang, Volkswagen AG, Wolfsburg) Analyse der gängigen Ansätze für die rechnerische Betriebsfestigkeit punktgeschweißter Strukturen und offene Probleme Untersuchung der NapfKopfzugproben mit Radialspannung nach FESPOW, Nennstrukturspannung Ap AarnjV7, Kerbspannung, = bruchmechanischer Betrachtung B Gelöste und ungelöste Probleme der Betriebsfestigkeits Vorhersage für Punktschweißverbindungen nach lokalem Konzept 23 (Prof. Dr.Ing. Dieter Radaj, DaimlerChrysler AG, Stuttgart) 1. Zielsetzung 2. Lokale Beanspruchung 2.1 Strukturspannung 2.2 Kerbspannung 2.3 Spannungsintensitätsfaktor 2.4 Geometrische Imperfektion 2.5 Blechanlage 2.6 Beulen 2.7 Plastische Verformung 2.8 Schweißeigenspannung 2.9 Rißfortschritt 3. Lokale Beanspruchbarkeit 3.1 Rißeinleitungsort 3.2 Schädigungsphänomen 3.3 Schädigungsparameter 3.4 Kritische Parameterwerte 4. Empfehlung

3 Dehnungen Proben Ergebnisse Prüfkörper Punktschweißverbindungen C Rechnerische Auslegung von Dünnblechkonstruktionen des Automobilbaus. 47 (Dr.Ing. Andreas Rupp, FraunhoferInstitut für Betriebsfestigkeit,) LBF, Darmstadt) Übersicht Beanspruchungskollektive für verschiedene Lebensdauerforderungen Härteverläufe durch Punktschweißverbindungen in der Schweißlinse Bleibende Verformungen an Schweißpunkten Bemessung eines punktgeschweißten Bauteils und bauteilspezifische, ertragbare Belastungen für die Rißbildung an den Punktschweißverbindungen maßgebende Beanspruchunge Steifigkeitsverlauf und mittlere Rißlänge (SchälkopfzugVersuch) Spannungsberechnung an Punktschweißverbindung Bestimmung der lokalen Belastung und Kräfte Verifikation der Schnittgrößenberechnung Rechnerische Untersuchungen zum Einfluß der Randbedingungen an Ein punktproben Definition von Bemessungskollektiven über statische Lastfälle Vergleich Rechnung/Messung der Spannungsverläufe im Deckblech der Betriebsfestigkeitsversuche an stanzgenieteten Hutprofil und Kopfzugproben D Abschätzung der Lebensdauer von Schweißpunkten mit der FESPOWMethode 10 (Dr.Ing. Malte Hahn, DaimlerChrysler AG, Stuttgart) Schwingfestigkeit von Schweißpunkten für St1403, StE250i, ZStE180BH, ZSTE 340, DP500 E Charakterisierung von Wöhlerlinien für Nahtschweiß verbindungen 25 (Prof. Dr.Ing. Tim Seeger, Dr.Ing. Hans Amstutz, Institut für Werkstoff) mechanik, TU Darmstadt) u.a. mit den Graphiken Konzepte zur Bestimmung der Ermüdungs bzw. Betriebsfestigkeit Wöhlerlinien und Kenndaten für das Nennspannungs und Kerbspannungskonzept Ableitung örtlicher Dauerfestigkeiten für Schweißverbindungen für Punktschweißverbindungen Punktschweißverbindungen / gemessene Spannungsverläufe Punktschweißverbindungen / Wöhlerlinien / Ertragbare Nennspannungsamplituden Rißfortschrittskonzept

4 u.a. SuperSpotElement Stand Beschreibung Durchführung Manuskriptlänge (Seiten) F Kerbspannungsberechnung von punktgeschweißten Strukturen und Auswertung 16 (Dipl.Ing. Frank des Bruyne, Audi AG, Ingolstadt) mit den Folien als Balken Schweißpunkt Schweißpunkt Anbindung über M PCGleichungen Hutprofil als Hexaederelement TKnoten (SSE) G Versuchsdurchführung und Versagenskriterium bei Schwingfestigkeitsprüfungen 18 (Dr.Ing. Sumanjit Singh, Audi AG, Ingolstadt und Dr.Ing. Jan Kurzok, Universität GH Paderborn) 1. Einleitung 2. Ausgangssituation 3. Untersuchungen zur Übertragbarkeit von Kennwerten 4. Zusammenfassung und Ableitung von Handlungsbedarf H Risslage und Rissverlauf bei auf Schwingfestigkeit geprüften Punktschweißverbindungen in Stahlwerkstoffen in Abhängig keit von der Beanspruchungsart und amplitude 13 (Prof. Dr. HansJoachim Krause, Bundesanstalt für Materialprüfung, BAM, Berlin) u.a. mit den Graphiken der Kenntnisse Prüfziele, Auslegung der Fügestelle der Grundwerkstoffeigenschaften Probenarten, abmessungen Probenherstellung Fügen der Proben Prüfvorrichtungen und Kalibrieren der Versuche Bewertung der Versuchsergebnisse

5 schematischer Dehnungsamplituden J Zum Bruchverhalten von Aluminiumbauteilen (Dr.Ing. Robert Jaccard, AluSuisse, Neuhausen) 1 Einleitung 2 Bruchzähigkeit 3 Kritische Risslänge 4 Anwendung der Bruchmechanik zur Lebensdauerberechnung von Bauteilen 5 Rissausbreitungsraten 6 REMFraktographie 7 Anfangsrisslage 8 Schadensakkumulation 9 Zusammenfassung und Schlußbetrachtung III Ergänzende Referate A Ortsaufgelöste HystersisMessung LaserExtensometers mit Hilfe eines (Prof. Dr. Rainer Renz / Dipl.Ing. Olaf Reese, Lehrstuhl für Recyclinggerechte Produktgestaltung/Entfertigung, Universität Kaiserslautern) 1. Grundlagen mit den Darstellungen Aufbau HysteresisSchleifen ausgewählter Teilbereiche HysteresisMessung an einer Schweißprobe HysteresisSchleifen an lasergeschweißtem Schulterstab bei einem lasergeschweißten Schulterstab Mitteldehnung 2. Stand der Technik (LaserExtensometer zur ortsaufgelösten Deformationsanalyse bei statischer und zügiger Belastung) B Beanspruchungsermittlung an komplexen Strukturen mittels Korrelationsanalyse und Verformungsmustern (Dr.Ing. Waldemar Stoppler, Materialprüfungsanstalt, MPA, Stuttgart, Prof. Dr.Ing. Dieter Radaj, DaimlerChrysler AG, Stuttgart) 1. Einleitung und Problemstellung 2. Elemente der indirekten Beanspruchungsermittlung 3. Deterministisches Auswerteverfahren 4. Korrelatives Auswerteverfahren 5. Verifikation des Verfahrens 6. Zusammenfassung und Bewertung IV Mitglieder des FATArbeitskreises 25 Fügeverbindungen