Volume 47, Issue 7-8

Kurzfassung Autos, die Grundlage unserer individuellen Mobilität, sind heutzutage ein unverzichtbares Gut. Ein Blick in die Zukunft zeigt, dass das Auto weltweit eine noch größere Verbreitung finden wird. Vor diesem Hintergrund ist es von Bedeutung, Technologien zu forcieren, welche die Zukunftsfähigkeit des Automobils und seiner Verkehrsinfrastruktur gewährleisten. Eine ganz besondere Herausforderung dabei ist es, solche Technologien unter Berücksichtigung der immer weiter zunehmenden Kundenerwartungen hinsichtlich Fahr- und Komforteigenschaften, Transportleistung und Kosten in die Serie einzuführen.

Kurzfassung Aufgrund der Leichtbauanforderungen gewinnt bei der Auslegung von Fahrwerks- und Karosseriestrukturen das Überlastverhalten von Fahrzeugen zunehmend an Bedeutung. Eine rein hardware-basierende Absicherung des Gesamtfahrzeugverhaltens ermöglicht jedoch keine konzeptionelle und zielgerichtete Berücksichtigung des Überlastverhaltens bei der Komponenten- und Systemauslegung. Es wird gezeigt, wie bei BMW mit Hilfe der Missbrauchsimulation grundlegende Aussagen über das Überlastverhalten von Gesamtfahrzeugen bereits in der frühen Phase des Produktentstehungsprozesses erzielt werden können. Weiterhin wird es damit möglich, sehr früh auf Basis virtueller Daten das Verhalten des Fahrzeugs bei Überlastszenarien hinsichtlich der auftretenden Schadenskette zu bewerten und somit das Risiko bei den weiterhin notwendigen, abschließenden Hardwareversuchen zu minimieren.

Kurzfassung Im vorliegenden Beitrag wird der experimentelle Nachweis der Betriebsfestigkeit von Motorrüdern mit den speziell für die spezifischen Motorradbelange konzipierten Prüfeinrichtungen bei der BMWGroup erlüutert. Ausgehend von Beanspruchungsmessungen werden Prüfkollektive für Fahrwerk, Karosserie und Antriebsstrang abgeleitet. Der Betriebsfestigkeitsnachweis erfolgt dann auf Systemprüfstünden. Zur Betriebsfestigkeitsprüfung der Motorradkarosserie und von Motorradanbauteilen werden zum grüüten Teil elektrodynamische Shaker verwendet. Es wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem schüdigungsüquivalente Rauschsignale für elektrodynamische Shaker generiert werden künnen.

Kurzfassung Im Zuge des verstärkten Einsatzes von Aluminium für Sicherheitsbauteile in Straßenfahrzeugen ist es notwendig, den Stand der Technik zum Betriebsfestigkeitsnachweis unter dem Aspekt der Produktsicherheit und Zuverlässigkeit aufzuzeigen. Diese Aufgabenstellung umfasst die Bewertung von Auslegungskriterien für Fahrzeugsicherheitsbauteile aus Aluminium unter Einbeziehung von Kenntnissen zur Formdehngrenze, zum Bruch und zur Ermüdung, den drei Teilaspekten eines vollständigen Betriebsfestigkeitsnachweises. Es werden jeweils Empfehlungen zum experimentellen Festigkeitsnachweis sowie zur rechnerischen Vorbemessung hochbeanspruchter Sicherheitsbauteile aus gegossenen, geschmiedeten bzw. geschweißten Aluminiumlegierungen gegeben. Vorhandene Untersuchungen zum Einfluss von Umweltbelastungen (Korrosion, Temperatur) sowie Verfahren zur Versuchszeitverkürzung werden einbezogen und bewertet. Zum weiteren Ausbau der Datenbasis für die betriebsfeste Bemessung von Aluminium-Sicherheitsbauteilen werden weitergehende Untersuchungen vorgeschlagen.

Kurzfassung Die Forderungen der Fahrzeugindustrie nach Leichtbau und Gewichtsersparnis sind nur durch Ausnutzung der Grenzen der eingesetzten Werkstoffe, Fertigungsverfahren und des Bauteil-/ Systemverhaltens zu realisieren. Zusätzlich wird die Erhöhung der Zuverlässigkeit trotz Reduzierung des Erprobungsaufwandes bei gleichzeitiger Verbesserung der numerischen Bauteilauslegung angestrebt. Diese Gesichtspunkte erfordern beim Einsatz von Aluminium für die Herstellung von geschweißten Sicherheitskomponenten, wie Achsträger, Längsträger, Halterungen, Kraftstofftanks, Bremsdruckbehälter u.a., insbesondere genauere Kenntnisse über den Einfluss von Umweltbedingungen auf die Lebensdauer unter konstanten und variablen Amplituden. Im vorliegenden Beitrag werden daher die Ergebnisse von Korrosionsschwingfestigkeitsuntersuchungen an solchen Bauteilen zusammengefasst.

Kurzfassung Aluminiumwerkstoffe eröffnen zusammen mit zukunftsweisenden Umformtechnologien durch eine gezielte Ausnutzung der spezifischen Werkstoffeigenschaften neue Möglichkeiten für moderne Leichtbaustrukturen. Zur Ausschöpfung der Potenziale und zur Optimierung der Prozessparameter der Innenhochdruck-Umformtechnologie im Hinblick auf das resultierende Betriebsfestigkeitsverhalten von Automobilstrukturen benötigt der Konstrukteur Schwingfestigkeitskennwerte der Aluminiumbleche, die von der Umformmethode und vom Umformgrad abhängen. Bei der Übertragung dieser Kennwerte auf die umgeformten Aluminiumblechkonstruktionen zur Festigkeitsbeurteilung und Lebensdauerabschätzung müssen auch die aus dem Umformvorgang resultierenden Wanddickenänderungen und somit Beanspruchungs- und Steifigkeitsänderungen berücksichtigt werden.

Kurzfassung Bei dem vorliegenden Bauteil handelt es sich um einen Traglenker aus einer Mehrlenkerachse. Die Anbindung erfolgt zum Fahrzeug über Gummilager und die getrennte Anordnung von Dämpfer und Federelement. Die Verbindung zum Radträger erfolgt über ein Traggelenk. Die getrennte Anordnung von Dämpfer und Federelement ergibt eine äußerst komplexe Last- und Spannungsverteilung im Traglenker. Um den Lenker für die Serienanwendung zu validieren, sind entsprechende Maßnahmen bzw. Versuche ensprechend der Komplexität auszulegen und umzusetzen.

Kurzfassung Eine wesentliche Voraussetzung für betriebsfest auszulegende Leichtbaukonstruktionen sind Lastannahmen, die den betrieblichen Einsatz möglichst genau abdecken. Starke Vereinfachungen, wie z.B. einaxiale statt mehraxialer Belastung und/oder konstante anstelle variabler Amplituden können in der Praxis zu Problemen führen und vermeintlich kostensparende Lösungen leicht in das Gegenteil verkehren. Am Beispiel von PKW-Anhängevorrichtungen wird die Aufgabe erläutert und eine Lösung aufgezeigt.

Kurzfassung Karosserieleichtbau erfordert die breite CAE-Anwendung einschließlich der analytischen Lebensdauerabschätzung. Um das Gewichtspotenzial bei möglichst geringem Versagensrisiko auszunutzen, ist es notwendig, den Einfluss der Streuung oder Unsicherheit von Eingangsinformationen in den Beurteilungen zu berücksichtigen. Im Aufsatz werden sie mit Fokus auf Lasten sowie analytische Modelle diskutiert. Abschließend werden aus der Sicht des Anwenders einige Prinzipien für weitere Methodenentwicklung empfohlen.

Kurzfassung Das Schwingfestigkeitsverhalten eines kurzglasfaserverstärkten Polyamids wurde eingehend untersucht. Dank der berücksichtigten Einflussgrößen wie Kerben, Faserorientierung, Temperatur, Mittelspannung und Lastfolge liegen zum ersten Mal Kennwerte vor, die eine betriebsfeste Bemessung hochbelasteter Kunststoffbauteile im Motorraum erlauben. Es wurde ein Bemessungsverfahren entwickelt, das neben den Festigkeitskennwerten eine genaue FE-Rechnung des Spannungsgradienten bzw. des höchstbeanspruchten Volumens für die Stelle der maximalen örtlichen Spannung benötigt. Das Verfahren wurde auf ein ausgesuchtes Bauteil angewandt, und die Ergebnisse wurden erfolgreich überprüft.

Kurzfassung Moderne Simulationswerkzeuge für die Strukturoptimierung ermöglichen die systematische Entwicklung von Leichtbaukomponenten. Die Weiterentwicklung der Optimierungsprogramme sowie die Verknüpfung mit verschiedenen Analysesystemen verbreitern das Anwendungsspektrum und verbessern die Qualität der Optimierung. Neben Bauteileigenschaften wie Steifigkeit und Stabilität hat die Betriebsfestigkeit eine besonders hohe Bedeutung, da die Festigkeit oft den begrenzenden Faktor darstellt. Die Beurteilung der Zeit- und Dauerfestigkeit stellt wiederum die wichtigsten Aspekte der Betriebsfestigkeit dar.

In this paper, the fatigue behaviour of pre-corroded 2024-T3 joints is investigated, as a first step toward assessing this problem. Unnotched specimens of 4 mm thick 2024-T3 base material and FSW joints were pre-corroded by alternate immersion in 3.5% NaCl solution, in accordance with ASTM G44 standards, for 100, 250 and 1000 hours. Subsequently pristine and pre-corroded coupons were tested under constant amplitude loading and lab environment at load ratio F mi n /F max of R = 0.1. The decrease of fatigue life due to corrosion damage was similar in welded and unwelded specimens. It is further shown that it is possible to estimate the fatigue life with a simple fracture mechanics model based on the parent material data and the maximum sizes of the corrosion damaged areas.

In this investigation, stress-controlled load increase and constant amplitude tests have been carried out on the magnesium die-cast alloy AZ91D hp. The plastic strain amplitude and the temperature change measured in load increase tests allowed an estimation of the endurance limit with one single specimen. Under constant amplitude loading, stress amplitudes above the endurance limit lead to pronounced cyclic hardening after initial cyclic softening. Compared to monotonic loading, cyclic hardening was observed. The plastic deformation predominantly occurs in the α-phase. In contrast, the β-phase fails in a very brittle manner. Light and scanning electron microscopic investigations show the different crack propagation behaviour of the α- and β-phases.