IKV: Werkstoff- und Bauteilprüfung zum Crashverhalten

Prüfaufbau zur optischen Dehnungsmessung bei Schnellzerreißversuchen

Das Thema „Werkstoff- und Bauteilprüfung zum Crashverhalten“ ist ein besonderes Highlight des diesjährigen IKV-Kolloquiums.

Optimierte Crashsimulation durch optische Dehnungsmesssysteme
Mit Hilfe der optischen Dehnungsmesstechnik kann die lokale und sich zeitlich verändernde Dehnungsverteilung in Probekörpern oder Bauteilen unter Belastung ermittelt werden. Dies erlaubt Aussagen über besonders belastete Bauteilbereiche, ermöglicht die genaue Bewertung von Probekörpern und stellt zudem eine prüftechnische Grundlage für Optimierungen der Bauteilgeometrie dar. Die grafische Aufbereitung der lokalen Dehnungsverteilung bietet dabei die Möglichkeit, Ergebnisse von Simulationen zur Strukturanalyse direkt mit Messdaten zu vergleichen.

Für den Einsatz eines optischen Messsystems ist zunächst eine geeignete Probenpräparation erforderlich. Hierzu wird ein so genanntes Speckle-Muster auf die Probe aufgetragen. Punkte dieses Musters werden durch die Auswertesoftware des Messsystems identifiziert und über dem gesamten Belastungsverlauf verfolgt. Dabei werden sowohl die Bewegung eines Punktes in diesem Muster als auch die Verformung seiner Umgebung berücksichtigt. Aus den aufgenommenen Verformungen ermittelt die Auswertesoftware dann ein Dehnungsfeld. Hierdurch lassen sich die bei duktilen Werkstoffen auftretenden hohen lokalen Dehnungen bestimmen.

Die Messung dieser Daten ist insbesondere für die Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Crashsimulation von hoher Bedeutung. Die Materialmodelle für die Crashsimulation benötigen als Eingangsdaten eine präzise Beschreibung des Werkstoffverhaltens und zwar über den Bereich der plastischen Verformung bis hin zum Versagen. Mittels einer bisher üblichen integral messenden Dehnungsmesstechnik, lässt sich dieser Bereich nicht hinreichend genau charakterisieren.

Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) ermittelt daher mithilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera die Dehnung eines Bauteils bei hochdynamischen Beanspruchungen. Das optische Meßsystem weist eine genügend hohe Auflösung auf, um herkömmliche berührende Dehnungsaufnehmer zu substituiern und zwar nachweisbar ohne einen Verlust an Genauigkeit. Mit den gewonnenen Messdaten können sowohl Simulationsrechungen als auch die ihnen zugrunde liegenden Materialmodelle validiert werden.

Weitere Informationen: www.ikv-kolloquium.de, www.ikv-aachen.de

25. Int. Kunststofftechnisches Kolloquium, 3.-4. März 2010, Aachen

Institut für Kunststoffverarbeitung, Aachen

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