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Grundsätze der Forschungsplanung
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Die sichere und wirtschaftliche Nutzung gefügter Bauteile und daraus gefertigte Produkte erfordern eine optimale konstruktive Gestaltung und eine ausreichende Festigkeit. Um dieses zu gewährleisten, werden einerseits Gestaltungsregeln für die Konstruktion und andererseits Auslegungsverfahren für die Dimensionierung bzw. für den Festigkeitsnachweis von gefügten Bauteilen benötigt. Dabei sind sowohl die im Betrieb auftretenden Belastungen und Einwirkungen als auch die konstruktive Gestaltung und die Werkstoffeigenschaften der Fügeverbindungausreichend zu berücksichtigen. Mit den durch den Fachausschuss angeregten und betreuten Forschungsarbeiten sollen die Grundlagen und Möglichkeiten hierfür weiterentwickelt werden. Dies beinhaltet auch die Erstellung von Vorschlägen für Regelwerke und Grundlagen für künftige Softwareentwicklungen.
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Forschungsfelder
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In den Forschungsvorhaben des Fachausschusses werden die konstruktive Ausbildung und das Festigkeitsverhalten von gefügten Verbindungen analysiert, die sich mit industriell nutzbaren Verfahren herstellen lassen und aus den in der Industrie einsetzbaren Werkstoffen bestehen. Folgende Schwerpunkte stehen dabei im Vordergrund:
- Entwicklung bzw. Erweiterung von Vorgehensweisen zur Konstruktion und die Erarbeitung bzw. Ableitung von Gestaltungsgrundsätzen und -regelnvon Fügeverbindungen;
- Entwicklung von Berechnungsverfahren für den Festigkeitsnachweis gefügter Bauteile und vor allemWeiterentwicklung von örtlichen Nachweiskonzepten für die Anwendung bei relevanten Betriebsbelastungen von ruhenden, quasistatischen Belastungen über wechselnde Beanspruchungen im Low und High Cycle Fatigue-Bereich (LCF- und HCF-Bereich)bis zu schnellen, crashartigen Belastungen;
- Simulation von Fügeprozessen und Belastungsabläufen zur Ermittlung deren Auswirkungen auf die Festigkeit gefügter Konstruktionen, d.h. rechnerische und vergleichende experimentelle Untersuchungen vor allem zur Entstehung und Veränderung von Gefüge und Eigenspannungen während der Herstellung und der Nutzung gefügter Bauteile sowiederen Einfluss auf das Festigkeitsverhalten gefügter Strukturen.
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Schwerpunktthemen
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Anwendbarkeit von Festigkeitskonzepten für die Auslegung schwingbelasteter gefügter Bauteile für:
- linienförmig geschweißte Verbindungen (Vergleichbarkeit von Nenn-, Struktur-, Kerbspannungs- und
Bruchmechanikkonzept - „Festigkeits-Cluster”)
- punktförmige Verbindungen (mechanisch gefügte Bauteile, Punktschweißungen) mit analogen Untersuchungen
wie bei den linienförmigen geschweißten Verbindungen
- Erstellung von Auslegungsgrundlagen für schwingbelastete geschweißte Bauteile aus Mg-Legierungen,
crashbelastete gefügte Strukturen, mehrachsig, nicht phasengleich belastete Fügeverbindungen,
Klebverbindungen, gefügte Bauteile aus höherfesten und hochfesten Stählen
- Systematische Untersuchungen zum Zusammenhang zwischen Festigkeit und Fertigungsqualität
- Simulation des Fügeprozesses von realen Bauteilverbindungen zur Ermittlung von prozessbedingten
Verformungen (Verzugsminimierung) und Eigenspannungen und zu deren Auswirkungen auf die Festigkeit
- Problemstellungen zum Werkstoffverhalten bei schwingbeanspruchten Al-Schweißverbindungen
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