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Numerische Simulation der Umformung von Sandwichblechen unter Berücksichtigung großer Krümmungen

Der Einsatz von Metall-Kunststoff-Metall-Sandwichblechen in der Karosserie erfordert eine geeignete Simulationsmethodik, damit ein Methodenplaner den Fertigungsprozess korrekt auslegen kann. Aufgrund des Mehrschichtaufbaus mit weicher Kernschicht ist für den Sandwichwerkstoff ein anderes Verhalten gegenüber monolithischem Werkstoff bei der Verarbeitung zu beobachten. Das besondere Verhalten zeigt sich vor allem im Bereich starker Krümmung wie sie zum Beispiel beim Falzen oder bei der Faltenbildung auftreten. Um dieses Verhalten zu berücksichtigen, muss das Modell zur Abbildung der Sandwichstruktur geeignet gewählt werden. Die Mechanik des Sandwichverhaltens durch enge Krümmungen mit kleinen Radien reduziert sich auf das Biege- und Beulverhalten der vorliegenden Sandwichstruktur. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt zum einen in der mechanischen Charakterisierung des Sandwichbleches bei Biege- und Beulvorgängen. Die Analyse zeigt, dass sich das Sandwichblech aufgrund der weichen Kunststoffkernschicht biegeweicher bzw. beulsensitiver gegenüber metallischen Vollblechen verhält. Zum anderen beschäftigt sich die Arbeit mit der Umformsimulation von Sandwichblechen. Dabei liegt der Fokus auf die Untersuchung des Verhaltens bei starken Krümmungen wie sie beim Falzen oder auch bei der Faltenbildung auftreten. In solchen Fällen vermag eine schichtweise Modellierung der Sandwichstruktur das Verhalten am besten nachzubilden. Vereinfachte Modellierungen, die die Materialkennwerte und die Schichtverschiebungen über die Gesamtdicke mitteln und damit verschmieren, vermögen die Machbarkeit von Bauteilen global vorherzusagen. Lokale Effekte und Informationen gehen allerdings verloren und können bei bestimmten Fällen zu falschen Vorhersagen führen.

Aktualisiert: 2020-12-08

Autor: Siu Ping Afonichev

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