CrasiFü - Daten- und prognosebasierte Generierung von Modellparametern für die Crashsimulation mechanisch gefügter Verbindungen

Zielstellung des Projektes

Ziel des Forschungsvorhabens CrasiFü war zum einen die Entwicklung einer Prognosefunktionalität zur Ermittlung von Kennwerten für unbekannte Verbindungen für alle aktuell eingesetzten mechanischen Fügeverfahren (Halbhohlstanzniet, Vollstanzniet, FL-Schraube, Schließringbolzen- und Hochgeschwindigkeitsbolzensetzen), die zusammen mit experimentell ermittelten Daten als Datengrundlage für ein FE-Ersatzmodell zur Crashsimulation von mechanisch gefügten Verbindungen dienen kann.

Zum anderen sollte das vorliegende FE-Ersatzmodell für die Crashsimulation auf weitere mechanische Fügeverfahren angepasst werden. Weiterhin sollte eine Vorgehensweise entwickelt werden, um aus den prognostizierten und aus den gemessenen Daten eine automatisierte Kalibrierung der Inputparameter für ein FE-Ersatzmodell zur Crashsimulation bereitzustellen.

Projektergebnisse

Ausgangspunkt der im Projekt entwickelten Verfahren waren experimentelle Kraft-Weg-Daten aus Zugversuchen von mechanisch gefügten Verbindungen. Dazu wurde im Rahmen des Projektes eine entsprechende Datenbasis als Grundlage für die Prognose geschaffen. Die Prognose dient zur Vorhersage von Crashparametern noch nicht real gemessener mechanisch gefügten Verbindungen unter Crashbelastung bei bekannten Werkstoffkombinationen. Weiterhin wurde eine FE-Ersatzmodellierung für die Crashsimulation für diese mechanisch gefügten Verbindungen geschaffen. Darüber hinaus wurden Zusammenhänge zwischen den verschiedenen mechanischen Fügeverfahren untersucht, um verallgemeinerte Modelle zur Prognose bzw. zur FE-Ersatzmodellierung aufzustellen, die sich nur in ihrer Modellparameterausprägung unterscheiden.

Projekt CrasiFü
Daten- und prognosebasierte Generierung von Modellparametern für die Crashsimulation mechanisch gefügter Verbindungen

Es entstanden Automatisierungsverfahren zur:

  • Identifizierung und Berechnung von Kennwerten durch experimentell ermittelte Kraft-Weg-Daten
  • Berechnung von Modellparametern zur Kalibrierung eines FE-Ersatzmodelles anhand der Kennwerte für alle aktuell eingesetzten mechanischen Fügeverfahren

Für die Prognose von Kennwerten unbekannter Verbindungen kommen Verfahren aus dem Bereich der multivariaten Regression zum Einsatz. Die Validierung der Prognoseresultate und der FE-Ersatzmodelle zur Crashsimulation erfolgt durch Versuche und Simulationen auf Proben- und Musterbauteilebene.

Mit den Resultaten dieses Projektes wird es dem späteren Anwender schon im frühen Entwicklungsstadium möglich sein, zuverlässige Aussagen über die Crashfestigkeit von Konstruktionsvarianten zu treffen und eine Optimierung an den Bauteilen bzw. an der Gesamtkonstruktion vorzunehmen. Das Risiko und der zeitliche Aufwand bei der Konstruktion und bei der Auswahl der Bauteile kann hierdurch gesenkt werden.

Projektpartner

  • Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF), Universität Paderborn
  • Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik (IWM), Freiburg