SFB/TRR 285–A03

Berechnung und Bewertung prozessinduzierter Werkstoffstrukturphänomene in FKV-Metall-Verbindungen

Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) mit thermoplastischer Matrix ermöglichen die Fertigung von Leichtbaustrukturen innerhalb kürzester Taktzeiten. Durch Ausnutzung der spezifischen Werkstoffeigenschaften des FKV lassen sich Verbindungen artfremder Fügepartner mit neuartigen Montageschnittstellen realisieren. Die Fügeprozesse gehen mit lokalen Veränderungen der Werkstoffstruktur einher.
Im Rahmen der zweiten Förderperiode wird eine Modellierungsstrategie für das direkte Pineinpressen und Halbhohlstanznieten in FKV entwickelt. Neben der Prozesssimulation auf Mesoebene steht auch die Analyse des Tragfähigkeitverhaltens im Fokus der Arbeiten. Derzeit werden Modellierungsstrategien auf Mesoebene für das Pineinpressen und Halbhohlstanznieten entwickelt. Während in der ersten Förderperiode der Multi-Filament-Ansatz genutzt wurde, wird nun das verwendete Textil realitätsnah abgebildet mit erweiterten Lagrange-Euler (ALE)- Methoden kombiniert. Für eine numerische Abbildung des gesamten Prozesses sind jedoch Scher- und Kompaktierungsprozesse zu berücksichtigen. Hierfür wurden bereits experimentelle Prüfumgebungen entwickelt und numerisch sowohl Modelle auf Mikroebene (Abb.1) als auch Kohäsivzonen- und Kontaktformulierungen auf Mesoebene untersucht. Im nächsten Schritt wird der geeignetere Kohäsivzonenansatz auf das Textil angewendet. Darauf aufbauend werden datenbasierte Ansätze zur Materialmodellierung untersucht, um eine nachgelagerte Tragfähigkeitsanalyse durchführen zu können.