Simulation der Schwingfestigkeit von Elastomerbauteilen

Kaindl, Stefan

• Verlag: Cuvillier Verlag
• Jahr: 2023
• ISBN drucken: 9783736978317
• eBook-ISBN: 9783736968318
• Auflage: 2

In der Arbeit wird eine Methode zur Vorausberechnung der Schwingfestigkeit von Elastomerbauteilen unter multiaxialer Belastung erarbeitet. Diese basiert auf Finite Elemente Simulationen und beruht auf dem örtlichen Kollektiv-Wöhlerlinien-Konzept, welches im Wesentlichen örtliche Beanspruchungen mit werkstoff-spezifischen Beanspruchbarkeiten vergleicht. Die elastomerspezifischen nichtlinearen Eigenschaften werden basierend auf Messungen berücksichtigt. Dies betrifft zum einen die Auswahl geeigneter Materialmodelle zur Simulation der Verformungen und den resultierenden lokalen Beanspruchungen. Zum anderen werden Schwingfestigkeitsparameter definiert, ermittelt und für die Lebensdauersimulation aufbereitet. Abschließend werden in der Arbeit Anwendung und Verifikation der Methode an Motor- und Fahrwerkslagern gezeigt. Die Ergebnisse zeigen auf Bauteilebene sowohl bei ein- als auch bei mehrkomponentigen Belastungsverläufen gute Übereinstimmung.In this work a method for predicting the fatigue strength of multi-axial loaded elastomer components is developed. The method is based on the local collective SN curves concept, which essentially compares local stresses with material-specific strength values. The elastomer specific nonlinear characteristics are taken into account based on measurements. On the one hand this affects the selection of suitable material models to simulate deformations and resulting local stresses. On the other hand fatigue strength parameters are defined, determined and prepared for the fatigue simulation. Finally, investigations on engine and chassis mounts are shown as an application and verification of the simulation method. The results show good agreement with both single and multi-component load signals.

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einleitung
• 1.1 Elastomerbauteile in der Automobilindustrie
• 1.2 Zielsetzung, Zieldefinition
• 1.3 Gliederung der Arbeit
• 2 Stand der Technik, Grundlagen
• 2.1 Eigenschaften von Elastomeren
• 2.2 Materialmodelle zur Beschreibung der hyperelastischen Eigenschaften
• 3 Stand der Forschung auf dem Gebiet derLebensdaueruntersuchungen
• 3.1 Schwingfestigkeit und Alterung
• 3.2 Konzepte zur Berechnung der Schwingfestigkeit
• 3.3 Einflussfaktoren auf die Schwingfestigkeit
• 3.4 Anwendungsbeispiele
• 3.5 Konzeptentscheidung unter Berücksichtigung des Entwicklungsprozesses
• 4 Materialparameter für die FEM-Simulation
• 4.1 Vorgehensweise zur Materialparameterbestimmung
• 4.2 Versuche zur Materialparameterabstimmung
• 4.3 Auswahl von geeigneten hyperelastischen Materialmodellen
• 4.4 Berücksichtigung des Mullins-Effekts
• 5 Lebensdauersimulation auf Basis eines örtlichenKonzepts
• 5.1 Methode
• 5.2 Bestimmung der Beanspruchbarkeit durch Einstufenversuche
• 5.3 Ermittlung der Beanspruchung
• 6 Verifikation an Motorlagern mit 1K-Belastung
• 6.1 Beschreibung der Motorlager
• 6.2 Schwingfestigkeitsversuche
• 6.3 Versuchsergebnisse
• 6.4 Lebensdauersimulation
• 7 Anwendung der Lebensdauersimulation an einemFahrwerkslager
• 7.1 Beschreibung des Fahrwerkslagers
• 7.2 Prüfstandsversuche
• 7.3 Lebensdauersimulation
• 8 Anwendung an Motorlagern mit 3KBelastungskollektiv
• 8.1 Versuchsaufbau
• 8.2 Ergebnisse als Referenz für die Lebensdauersimulation
• 8.3 Lebensdauersimulationen
• 9 Fazit
• 9.1 Zusammenfassung
• 9.2 Ausblick
• Literatur