Beschreibung

Entwicklung einer Methode zur Lebensdauerprognose von Elastomerbauteilen durch ein weiterzuentwickelndes nicht lineares Schadensakkumulationsmodell (nlSAM); Identifikation lokaler Elementschädigungen anhand durch FE-Simulationen berechneter Beanspruchungsgrößen und Ableitung des Gesamtschädigungsgrades des Elastomerbauteils; Ergebnisse der Lebensdauersimulationen werden sowohl mit bestehenden Versuchsergebnissen als auch mit Experimenten an größeren Baureihen validiert.

Projektziel

In diesem Vorhaben wurde eine Methode für die Lebensdauervorhersage von Elastomerbauteilen unter Berücksichtigung der Materialbeanspruchung entwickelt. Die Anforderungen an das Lebensdauerprognosemodell bestehen darin den Bauteilausfall möglichst genau zu berechnen und dabei werkstoffspezifische Phänomene zu berücksichtigen. Das am Institut für Produkt Engineering bereits validierte nichtlineare Schadensakkumulationsmodell (nlSAM) wird mit einer Finite-Elemente-Simulation gekoppelt und eine Methode zur virtuellen Lebensdauersimulation elastomerer Bauteile entwickelt. Hierzu werden die Bauteilbeanspruchungen ausgewertet und für eine Schädigungsberechnung auf lokaler Elementbasis gemäß dem nlSAM herangezogen. Infolgedessen werden die Materialmodellparameter eines jeden Elements während eines Iterationsschritts angepasst, wodurch in einer quasistatischen Finite-Elemente-Simulation ein dynamischesSystem simuliert wird. Die Anzahl der Iterationen werden durch das Ausfallkriterium auf globaler Bauteilebene begrenzt.

Die anhand weniger ausgewählter Versuche kalibrierte Methode erlaubt eine Übertragung auf geometrieähnliche Bauteile derselben Materialcharge. Die virtuelle Lebensdauerprognose für Elastomerbauteile unter Berücksichtigung der Materialbeanspruchung wird auf der Basis experimenteller Versuche rein wechselnd dynamisch belasteter Elastomerkupplungen entwickelt und validiert. Durch softwareseitige Unterstützung wurde ein prototypisches Tool entwickelt, welches die virtuelle Lebensdauerprognose auf Basis von CAD-Daten und Einsatzrandbedingungen ermöglicht.

Zeitraum

01.02.2017 bis 31.01.2019

Projektträger

BMWK/IGF - Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz / Industrielle Gemeinschaftsforschung