Forschungsberichte

Dynamisches Beulen

Christian Donhauser

169 Seiten 81 Abbildungen Hieronymus Buchreproduktions GmbH, München, 1999 ISBN 3-89791-019-5

Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird ein dynamischer Beulprüfstand weiterentwickelt und aufgebaut, der es ermöglicht das Beulverhalten, d.h. die maximalen elastischen und plastischen Beultiefen, bei schlag- bzw. stoßartigen Spontanbelastungen in Echtzeit zu erfassen.

Mit dieser Versuchsanlage wird das dynamische Beulverhalten von ausgewählten Feinblechwerkstoffen für den Beschuß mit unterschiedlichen Beulprüfkörpern unter besonderer Berücksichtigung der Blechdicke, des Behandlungszustandes, der mechanischen Eigenschaften und der Geometrie eingehend untersucht. Weiterhin erfolgt die Erfassung des dynamischen Beulverhaltens eines realen Bauteils.

Gegenstand dieser Untersuchungen ist die Quantifizierung und Gegenüberstellung des Beulwiderstands ausgewählter Feinblechwerkstoffe, um besonders den Konstrukteuren und Entwicklungsingenieuren eine Orientierungshilfe zur beanspruchungsgerechten und gewichtsoptimierten Gestaltung von Bauteilen zu ermöglichen.

Auf der Basis der entwickelten Versuchseinrichtung werden folgende Untersuchungen durchgeführt:

  • Erfassung des Beulwiderstands (und somit der Beulfestigkeit und Beulsteifigkeit) konventioneller und neuartiger Feinblechwerkstoffe (FePO4, höherfeste Stahlsorten, Edelstahl rostfrei, Aluminiumlegierungen).
  • Einfluß unterschiedlicher Beulprüfkörper auf das dynamische Beulverhalten (Stahl- und Polypropylenkugeln).
  • Einfluß der Blechdicke, der Zustandsform (Anlieferungszustand - vorbehandelter Zustand) und der Streckgrenze auf das Beulverhalten.
  • Einfluß der Geometrie beim Vergleich von Flachproben und gebogenen Proben (R=1000mm) auf das Beulverhalten.
  • Ermittlung des Beulverhaltens des realen Bauteils (Schiebedach).

Mit Hilfe von Schußversuchen mit verschiedenen Beulprüfkörpern auf Flachproben, gebogene Proben und auf das reale Bauteil wird der Beulwiderstand als material- und geometrieabhängige Größe erfaßt.

Darauf aufbauend wird

  • eine Bewertung von möglichen Außenhautwerkstoffen vorgenommen,
  • ein Vergleich und eine Bewertung des dynamischen Beulversuchs mit statischen Beuluntersuchungen durchgeführt und
  • die Entwicklung von empirischen Regressionsfunktionen für das plastische und elastische Beulverhalten angestellt. Diese erlauben für konkrete Anwendungsfälle eine Näherung für das zu erwartende quantitative Beulverhalten.

Die Einsatzmöglichkeiten neuartiger Feinblechwerkstoffe, die Grenzen der Blechdickenreduzierung und die Senkung des Bauteilgewichtes bei Erhaltung eines ausreichenden Beulwiderstands werden bewertet.