Verfügbarkeit: Kleben und Simulieren von Organoblech-Aluminium-Knotenverbindungen

Kleben und Simulieren von Organoblech-Aluminium-Knotenverbindungen: Optmierung der Klebeignung und Berechnung mit einem visko-hyperelastischem Modell

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Beteilige Person:	Hesselbach, Julian (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Düren Shaker Verlag 2020
Ausgabe:	1. Auflage
Schriftenreihe:	SKZ - Forschung und Entwicklung Bildung & Forschung
Schlagwörter:	Polypropylen Bindeblech Verbundverhalten Langzeitverhalten Organoblech Deformationsverhalten Aluminium Klebeverbindung Oberflächenvorbereitung Polyamid 66 Kleben Schweißen Simulation visko-hyperelastisch viskoelastisches Marlow Modell
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Umfang:	V, 252 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm x 14.8 cm, 404 g
ISBN:	9783844077698

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS I ABKUERZUNGSVERZEICHNIS ................................................................................................... III PROJEKTSTECKBRIEF. ............................................................................................................... V 1 EINLEITUNG ..................................................................................................................... 1 1.1 ANLASS FUER DAS FORSCHUNGSVORHABEN ........................................................................ 1 1.2 PROBLEMSTELLUNG ................................................................................................... ... 2 1.3 ZIELSETZUNG ................................................................................................................ 3 1.4 GLIEDERUNG DES BERICHTS ........................................................................................... 3 2 STAND DER TECHNIK ....................................................................................................... 4 2.1 FASERVERBUNDKUNSTSTOFFE .......................................................................................... 4 2.1.1 MATRIX ................................................................................................................ 4 2.1.2 VERSTAERKUNGSFASEM .......................................................................................... 4 2.1.3 FASER-MATRIX-HAFTUNG ...................................................................................... 6 2.1.4 ORGANOBLECHE ................................................................................................... 6 2.2 KLEBEN ....................................................................................................................... 6 2.2.1 ADHAESION UND KOHAESION .................................................................................. 7 2.2.2 SPEZIFISCHE OBERFLAECHENENERGIE UND BENETZUNG ........................................... 7 2.2.3 KLEBGERECHTE OBERFLAECHENBEHANDLUNG .......................................................... 11 2.3 SCHWEISSEN ............................................................................................................... 12 2.3.1 HEIZELEMENTSCHWEISSEN .................................................................................. 13 2.3.2 BERUEHRUNGSLOSES HEIZELEMENTSCHWEISSEN ...................................................... 14 2.4 ALTERUNG VON FUEGEVERBINDUNGEN ........................................................................... 16 2.5 SIMULATION VON KLEBVERBINDUNGEN ........................................................................ 17 2.5.1 HYPERELASTISCHE MATERIALMODELLE .................................................................. 18 2.5.2 EXPERIMENTE ZUR BESTIMMUNG DER KRITISCHEN ENERGIEFREISETZUNGSRATE ...... 24 3 LOESUNGSWEG ZUR ERREICHUNG DES FORSCHUNGSZIELS ............................................... 29 3.1 V ORGEHENSWEISE ..................................................................................................... 29 4 DURCHGEFUEHRTE EXPERIMENTE ................................................................................... 30 4.1 WERKSTOFFE .............................................................................................................. 30 4.1.1 FUEGEMATERIALIEN ............................................................................................. 30 4.1.2 KLEBSTOFFE ....................................................................................................... 32 II INHALTSVERZEICHNIS 4.2 OBERFLAECHENVORBEHANDLUNGSMETHODEN .................................................................. 34 4.2.1 ATMOSPHAERENDRUCKPLASMA ............................................................................... 34 4.2.2 BEFLAMMEN ...................................................................................................... 35 4.2.3 NIEDERDRUCKPLASMA ......................................................................................... 35 4.3 SCHWEISSEN ............................................................................................................... 36 4.3.1 HEIZELEMENTSCHWEISSEN ................................................................................... 36 4.3.2 INFRAROTSCHWEISSEN ........................................................................................... 37 4.4 ANALYSEMETHODEN .................................................................................................... 38 4.4.1 COMPUTERTOMOGRAFIE ...................................................................................... 38 4.4.2 DYNAMISCH-MECHANISCHE ANALYSE ................................................................. 39 4.4.3 RHEOLOGISCHE ANALYSE .................................................................................... 39 4.4.4 DYNAMISCHE DIFFERENZKALORIMETRIE ...............................................................40 4.4.5 GRAVIMETRIE ...................................................................................................... 41 4.4.6 KONTAKTWINKELMESSUNG .................................................................................. 41 4.5 VERSUCHE AN ORGANOBLECHEN UND ORGANOBLECHVERBINDUNGEN .............................. 42 4.5.1 ZUGVERSUCHE 0/90 UND +45/-45 AN FUEGETEILMATERIALIEN ................................ 42 4.5.2 BIEGEVERSUCHE AN FUEGETEILMATERIALIEN .......................................................... 42 4.5.3 ZUGSCHERPRUEFUNG UND OPTISCHE BRUCHBILDBEWERTUNG ................................... 43 4.5.4 BESCHLEUNIGTE ALTERUNG .................................................................................. 45 4.6 VERSUCHE ZUM KONSTITUTIVGESETZ DER KLEBSTOFFE ..................................................46 4.6.1 ZUGVERSUCHE ...................................................................................................46 4.6.2 RELAXATIONSVERSUCHE ....................................................................................... 46 4.6.3 KOPFZUGVERSUCHE ............................................................................................ 47 4.6.4 PLANARDRUCKVERSUCHE ...................................................................................... 49 4.6.5 HYDROSTATISCHE DRUCKVERSUCHE ...................................................................... 53 4.6.6 UNIAXIALE DRUCKVERSUCHE ............................................................................... 54 4.6.7 MESSUNG DER REIBUNG ..................................................................................... 54 4.7 VERSUCHE ZUR BESTIMMUNG DER KRITISCHEN ENERGIEFREISETZUNGSRATEN DER KLEBSTOFFE ................................................................................................................ 60 4.7.1 VERSUCHE AN DER WINKELPROBE ........................................................................ 60 4.7.2 TAPERED DOUBLE CANTILEVER BEAM -VERSUCHE ................................................ 61 4.7.3 DCB-VERSUCHE MIT ROTATIONSMESSUNG .......................................................... 62 INHALTSVERZEICHNIS III 4.7.4 NEUARTIGER VERSUCH ZUR MESSUNG VON GIIIC ................................................... 63 4.8 VALIDIERUNGSVERSUCHE ............................................................................................ 66 4.8.1 PRUEFUNG AM ANWENDUNGSNAHEN BAUTEIL ......................................................... 66 4.8.2 ZUGSCHERVERSUCHE MIT DICKEN FUEGETEILEN ..................................................... 68 4.8.3 BIEGEVERSUCHE AN FUEGETEILMATERIALIEN .......................................................... 69 5 DISKUSSION DER ERGEBNISSE .................................................................................... 70 5.1 CHARAKTERISIERUNG DER ORGANOBLECHE .................................................................... 70 5.1.1 BESTIMMUNG DER WASSERAUFNAHME ............................................................... 70 5.1.2 BESTIMMUNG DER RAUHEIT DER KUNSTSTOFFOBERFLAECHEN ................................... 71 5.1.3 BESTIMMUNG DER ELASTISCHEN EIGENSCHAFTEN .................................................. 72 5.2 CHARAKTERISIERUNG DER KLEBSTOFFE ........................................................................... 74 5.2.1 AUSHAERTEVERHALTEN VON POLYURETHAN-KLEBSTOFFEN ......................................... 74 5.2.2 BESTIMMUNG DER WASSERENTNAHME ............................................................... 76 5.2.3 DYNAMISCH-MECHANISCHE ANALYSE ................................................................ 77 5.2.4 THERMOMECHANISCHE ANALYSE ....................................................................... 77 5.3 KLEBEN ..................................................................................................................... 78 5.3.1 ERMITTLUNG DER OPTIMALEN VORBEHANDLUNGSPARAMETER .................................. 78 5.3.2 AUSWAHL GEEIGNETER VORBEHANDLUNGSMETHODEN .......................................... 80 5.3.3 ZEITLICHE STABILITAET DER OBERFLAECHENVORBEHANDLUNG ..................................... 88 5.3.4 ALTERUNGSVERHALTEN HOMOGENER KLEBVERBUNDE ............................................. 91 5.4 SCHWEISSEN ............................................................................................................. 106 5.4.1 FASERORIENTIERUNG DER HINTERSPRITZTEN ORGANOBLECHE ................................... 106 5.4.2 BESTIMMUNG DER SCHWEISSPARAMETER ........................................................... 108 5.4.3 BEURTEILUNG DER THERMISCHEN SCHAEDIGUNG ................................................... 116 5.4.4 BILD UND CT-UNTERSUCHUNG DER SCHWEISSNAEHTE ........................................... 117 5.4.5 ALTERUNG GESCHWEISSTER ORGANOBLECHE ......................................................... 119 5.5 VERGLEICH DER BEIDEN FUEGEMETHODEN ................................................................... 121 5.5.1 VERBINDUNGSMOEGLICHKEITEN .......................................................................... 121 5.5.2 FUEGETEILBEEINFLUSSUNG .................................................................................. 122 5.5.3 MECHANISCHE VERBUNDEIGENSCHAFTEN .......................................................... 122 5.5.4 ZEITLICHER EINFLUSS ........................................................................................ 123 5.5.5 LANGZEITSTABILITAET .......................................................................................... 124 IV INHALTSVERZEICHNIS 5.5.6 TABELLARISCHER VERGLEICH DER FUEGEVERFAHREN 125 5.6 EIGNUNG BESTEHENDER HYPERELASTISCHER MODELLE ZUR BESCHREIBUNG DER KLEBSTOFFE . 126 5.6.1 ERGEBNISSE DER ZUGVERSUCHE UND TEMPERATUREINFLUSS 126 5.6.2 ANPASSUNG HYPERELATISCHER MODELLE AN DEN ZUGVERSUCH 128 5.7 ENTWICKLUNG EINES VISKO-HYPERELASTISCHEN MODELLS 133 5.7.1 KOMBINATION AUS MARLOW-MODELL UND LINEARER VISKOELASTIZITAET 133 5.7.2 IDENTIFIKATION DES VISKOELASTISCHEN VERHALTENS AUS DEM RELAXATIONSVERSUCH 134 5.7.3 ENTWICKLUNG EINES PARAMETERIDENTIFIKATIONSVERFAHRENS FUER DAS MARLOW- MODELL MIT VISKOELASTIZITAET 140 5.7.4 VERIFIKATION DES PARAMETERIDENTIFIKATIONSVERFAHRENS 147 5.8 ENTWICKLUNG VON VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DES KOMPRESSIONSVERHALTENS .... 151 5.8.1 VERFAHREN BASIEREND AUF KOPFZUGVERSUCHEN 151 5.8.2 VERFAHREN BASIEREND AUF HYDROSTATISCHEM DRUCKVERSUCH 167 5.8.3 FAZIT 183 5.9 EIGNUNG VON VERFAHREN ZUR ERMITTLUNG DER KRITISCHEN ENERGIEFREISETZUNGSRATEN ... 184 5.9.1 BESTIMMUNG VON GIC 184 5.9.2 BESTIMMUNG VON GIIIC 192 5.9.3 FAZIT 199 5.10 VALIDIERUNG DES MATERIALMODELLS 200 5.10.1 BETRACHTETE MODELLE 200 5.10.2 BIEGEVERSUCH AM FUEGETEILMATERIAL 203 5.10.3 KOPFZUGVERSUCHE 205 5.10.4 PLANARDRUCKVERSUCH 211 5.10.5 HYDROSTATISCHE DRUCKVERSUCHE 216 5.10.6 ZUGSCHERVERSUCH 219 5.10.7 ANWENDUNGSNAHES BAUTEIL 224 5.10.8 FAZIT DER VALIDIERUNGEN 239 6 ZUSAMMENFASSUNG 241 7 LITERATURVERZEICHNIS 245
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