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Tuesday, September 20, 2022, TZ 4 und TZ 5 4:00 PM Moderne Fügeverfahren - Klebtechnik |
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Dämpfungseigenschaften geklebter Strukturen unter dynamischer Beanspruchung |
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Johannes Göddecke* / Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF) - Universität Paderborn, Deutschland Gerson Meschut / Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF), Universität Paderborn, Deutschland Fabian Kötz/ Institut für Mechanik, Universität Kassel, Deutschland Anton Matzenmiller/ Institut für Mechanik, Universität Kassel, Deutschland Jannis Damm/ Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine, Karlsruher Institut für Technologie, Deutschland Matthias Albiez/ Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine, Karlsruher Institut für Technologie, Deutschland Thomas Ummenhofer/ Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine, Karlsruher Institut für Technologie, Deutschland |
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Um Werkstoffermüdung und Schädigung in Bauteilen und Klebverbindungen durch Schwingungen zu vermeiden, ist es von Vorteil, die Dämpfung von Struktu-ren zu berechnen, um Klebstoffe gezielt und sicher zur Schwingungsdämpfung einsetzen zu können. Durch das viskoelastische Materialverhalten des Klebstoffs auf Basis von z.B. Epoxidharzen und Polyurethanen entsteht materielle Dämpfung, die einen Beitrag zur gesamten Strukturdämpfung liefert. Die zuverlässige Erfas-sung der Dämpfung der Struktur durch Klebstoffverbindungen kann somit deren Leistungsfähigkeit im Stahl-, Automobil- und Anlagenbau erheblich steigern. Dazu muss zunächst die Dämpfung charakterisiert und beschrieben werden, um sie für die Modellierung und Bauteiloptimierung nutzen zu können. Gegenstand des Forschungsprojekts ist die Entwicklung und Validierung einer Me-thodik zur rechnerischen Berücksichtigung dämpfender Klebschichteigenschaften bei dynamisch beanspruchten Strukturen. Der Fokus liegt dabei sowohl auf der ex-perimentellen als auch der numerischen Identifikation und Charakterisierung der Dämpfungseigenschaften geklebter Verbindungen, sowie deren Implementierung in numerische Berechnungsmodelle. Bei der rechnerischen Berücksichtigung der Dämpfungseigenschaften geklebter Verbindungen im Stahlbau werden meist proportionale Dämpfungsmodelle wie das von RAYLEIGH verwendet. Diese Ansätze bieten den Vorteil einer einfachen Um-setzbarkeit, bilden jedoch das tatsächliche lokale Dämpfungsverhalten von Materia-lien und geklebten Verbindungen im Materialmix des Leichtbaus nur unzureichend ab. Eine Alternative hierzu bietet die viskose Dämpfung, die einerseits sehr genaue Prognosen ermöglicht und andererseits komfortabel in automatisierbare Berech-nungsabläufe auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) integriert werden kann. Zudem erstreckt sich die Gültigkeit der viskosen Dämpfung über einen größe-ren Frequenzbereich. In diesem Beitrag wird das Potential geklebter Verbindungen im Stahlbau anhand eines Gitterturms aufgezeigt. Zudem wird eine Methode vorge-stellt, wie die Dämpfungseigenschaften geklebter Strukturen ermittelt und als Kennwerte in das nummerische Modell überführt werden können. Die Identifikation der Materialparameter erfolgt durch dynamisch-mechanische-Analyse, die Erstellung von Masterkurven, sowie der Anpassung der Inputparameter anhand von Grundversuche. Abschließend erfolgt die Validierung der Berech-nungsmethode an einer realen Knotenstruktur. |