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Entwicklung und Anwendung von Werkstoffmodellen für Aluminiumschäume
Im Fraunhofer IWM wurde ein Werkstoffmodell zur Beschreibung
des Verformungsverhaltens (später auch des Versagensverhaltens)
von Aluminiumschäumen entwickelt, durch Experimente verifiziert
und in ein FE-Programm implementiert. Zur Charakterisierung
der mechanischen Eigenschaften von verschiedenen Aluminiumschäumen
wurden Druck- und Triaxialversuche durchgeführt. Die Anwendbarkeit
des neuen Werkstoffmodells wurde durch die Simulation eines
dynamischen Stauchungsversuchs an einem aufgeschäumten
Motorträger überprüft. Die Triaxialität
kann durch Änderung des Verhältnisses von axialer
Kraft und Gasdruck variiert werden.
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Prinzipskizze des Triaxialversuchs
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Axiale Spannung als Funktion der axialen Dehnung aus einachsigen und Triaxialversuchen für AlMgSi0,5
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Um die Eignung von
Aluminiumschäumen zur Energieabsorption zu prüfen,
wurden bei BMW eine Serie von dynamischen Stauchungsversuchen
an aufgeschäumten Motorträgern durchgeführt.
Zur Verifizierung des verwendeten Deshpande/Fleck-Modells wurde
daraus ein Stauchungsversuch ausgewählt und numerisch modelliert.Bei
diesem Versuch wurde ein Motorträger im Fallprüfstand
mit einer Masse von 885 kg und mit einer Geschwindigkeit von
30km/h beaufschlagt. Der Motorträger besteht aus
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Abschnitt
des Motorträgers nach einem dynamischen Stauchungsversuch
bei BMW |
einem äußeren
Stahlprofil, das von zwei Halbprofilen mit unterschiedlichen
Blechdicken gebildet wird, und aus einem Schaumkern aus AlMgSi0,6
T1/T6. Die Rechnung wurde mit Berücksichtigung von Masseneffekten
durchgeführt. Ein neues Modell nach Deshpande/Fleck wurde
für den Schaumkern und ein elastisch-plastisches Modell
für die Stahlbleche verwendet.
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Mit dem neuen Modell können sowohl Faltenbildung als auch Dichteverteilung gut vorausberechnet werden.
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Verformtes Netz mit
der plastischen Volumendehnung, berechnet mit dem Deshpande/Fleck-Modell
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