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Experimentelle und numerische Untersuchung der Dämpfungseigenschaften geklebter Strukturen unter dynamischer Beanspruchung (P 1272)

Experimentelle und numerische Untersuchung der Dämpfungseigenschaften geklebter Strukturen unter dynamischer Beanspruchung (P 1272)
Ansprechpartner:

Jannis Damm, M.Sc., Dr.-Ing. Matthias Albiez

Projektgruppe:

Kleb- und Fügetechnik

Förderung:

FOSTA, AiF

Partner:

Universität Paderborn, Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik

Universität Kassel, Institut für Mechanik

Laufzeit:

2018 - 2021

Dämpfungseigenschaften geklebter Strukturen

Bauteile, deren Verbindungen sowie ganze Konstruktionen sind in den unterschiedlichsten Branchen dynamischen Beanspruchungen ausgesetzt. Die Ressourceneffizienz bedingt branchenübergreifend immer mehr leichtere und schlankere Konstruktionen. Diese zeigen bei gleichbleibenden oder steigenden Beanspruchungen eine erhöhte Anfälligkeit gegenüber dynamischer Erregung und damit verbundenen Schwingungserscheinungen. Schwingungen führen wiederum zu einer Erhöhung der Beanspruchungen der Konstruktion und deren Verbindungen.
Klebstoffe auf Basis von Epoxidharzen und Polyurethanen sind derart modifizierbar, dass sie neben einer hervorragenden Festigkeit auch gute Dämpfungseigenschaften besitzen. Durch das viskoelastische Materialverhalten des Klebstoffs entsteht materielle Dämpfung, die einen Beitrag zur Strukturdämpfung liefert. Bislang ist allerdings ungeklärt, wie dynamisch beanspruchte Konstruktionen mit Klebverbindungen optimiert werden können, um die vorteilhaften Dämpfungseigenschaften viskoelastischer Klebstoffe bei der dynamischen Abstimmung zu nutzen. Im Rahmen des geplanten Forschungsvorhabens soll deshalb die Leistungsfähigkeit geklebter Verbindungen unter besonderer Berücksichtigung der dämpfenden Eigenschaften untersucht und modelliert werden.
Im Kontext der Schwingbeanspruchung ergibt sich für die Anwendungsgebiete Stahlbau, Automobilbau sowie Schwingmaschinen- bzw. Anlagenbau das Erfordernis zur Untersuchung des Dämpfungsverhaltens.

Im Rahmen des beantragten Projektes wird eine neue Methodik zur Berücksichtigung dämpfender Klebschichteigenschaften von dynamisch beanspruchten Strukturen entwickelt. Der Fokus wird dabei sowohl auf die experimentelle als auch numerische Identifikation und Charakterisierung der Dämpfungseigenschaften geklebter Verbindungen gelegt. Der angestrebte Entwicklungsfortschritt kann zur Effizienz- und Wirtschaftlichkeitssteigerung in den Bereichen Stahl-, Automobil sowie Schwingmaschinen und Anlagenbau führen.

Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines Konzepts zur sicheren Berechnung und Beurteilung der Dämpfungseigenschaften dynamisch beanspruchter geklebter Überlapp- und Steckverbindungen. Das Konzept soll anwendbar sein bei Konstruktionen und Strukturen aus dem Stahl-, Automobil-, Schwingmaschinen- und Anlagenbau. Im Detail sollen u.a. die nachfolgenden Forschungsergebnisse erzielt werden:

  • Auswahl und Charakterisierung geeigneter Klebstoffe mit Schwerpunkt auf der Analyse der Dämpfungseigenschaften
  • Entwicklung und Implementierung eines mathematischen Modells zur Beschreibung des Dämpfungsverhaltens der ausgewählten Klebstoffe
  • Identifikation der Materialparameter und Verifikation des Modells an Grundversuchen
  • Validierung des erarbeiteten Modells anhand technologischer und bauteilähnlicher Proben
  • Entwicklung eines vereinfachten Rechenmodells zur Berücksichtigung der Dämpfungseigenschaften geklebter Anschlüsse
  •  Bereitstellung eines Materialmodells in einer kommerziellen Software zum Transfer in die Anwendung

 

[Downloads]