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Polymerwerkstoff-Direktverschraubung: Einsatz von Experiment und Simulation zur Analyse des Vorspannkraftverlaufs

Für die lösbare Verbindung von Bauteilen aus Polymerwerkstoffen sind Direktverschraubungen das kostengünstigste Fügeverfahren. Nachteilig sind allerdings die durch das viskoelastische Verhalten der Polymerwerkstoffe bedingte zeit- und temperaturabhängige Abnahme der Vorspannkraft und deren weitere Beeinflussung durch den Wärmeausdehnungsunterschied von Polymerwerkstoff und Metall. Ziel der Arbeit ist es, durch den gekoppelten Einsatz von Experiment und FE-Simulation den Einfluss von Zeit und Temperatur auf die Vorspannkraft bei Direktverschraubungen in Polymerwerkstoffen zu beschreiben. Der Tubus aus Polymerwerkstoff, der aufgrund der Faserorientierung inhomogen und anisotrop ist, wird ortsaufgelöst untersucht und hierauf aufbauend werden die lokalen Werkstoffparameter für die FE-Analyse ermittelt. Die FE-Analyse der Direktverschraubung selbst wird experimentell anhand des Vorspannkraftverlaufs sowie der Oberflächendeformation überprüft. Beim betrachteten Verbindungssystem ist deutlich zu beobachten, dass der Vorspannkraftabbau hauptsächlich im Bereich der Entlastungsbohrung bis zu einer bestimmten Einschraubtiefe stattfindet.

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 Yuan Yao

Yuan Yao
Lehrstuhl für Ressourcengerechte ProduktEntwicklung RPE
Technische Universität Kaiserslautern

Informationen

Freie Schlagwörter: Direktverschraubung, gewindeformende Schraube, optische Dehnungsmessung, Wärmespannung, Vorspannkraft, Werkstoffkennwerte, FE-Simulation
Institut / Lehrstuhl: Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik der Technischen Universität Kaiserslautern
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. Alois K. Schlarb, Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. G. W. Ehrenstein, PD Dr.-Ing. Ralph J. Hellmig, Prof. Dr.-Ing. Rainer Renz (Betreuer)
Erscheinungsjahr: 2011
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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