Labor zur automatisierten Materialkartenableitung für die Crashsimulation

Automatisierte Materialkartenableitung für die Crashsimulation

Durchführung experimenteller Materialcharakterisierungstests und numerischer Studien mit gekoppelten Optimierungsstrategien zur schnellen und effizienten Ableitung validierter Materialkarten für die expliziten Solver LS Dyna und VPS (PAM CRASH).

Die Entwicklung von Materialkarten für die Crashanwendung ist aufgrund der Komplexität der Modellierung des stark nichtlinearen Materialverhaltens eine sehr anspruchsvolle Aufgabe. Für einen automatisierten Materialkartenableitungsprozess wurde ein geschlossener Prozessablauf zwischen Materialcharakterisierungstests und einem automatisierten Verfahren zur Materialkartenoptimierung entwickelt und kombiniert. Die Materialcharakterisierung kann aus quasistatischen und dynamischen Coupontests bestehen, bei denen das Versagen konditionierter Materialproben ermittelt werden kann. Somit können temperatur-, feuchtigkeits- und dehnratenabhängige Materialbeschreibungen abgeleitet werden.

Automatisierte Materialkartenableitung für die Crashsimulation - Prozess
Automatisierte Materialkartenableitung für die Crashsimulation - Prozess

Mit dem IMPETUS®-Pendel können dynamische Prüfungen und damit geschwindigkeitsabhängige Probenbelastungen generiert werden. Das Pendel ermöglicht die mechanische Charakterisierung von dynamisch belasteten Werkstoffproben oder kleinen Bauteilen unter definierten einachsigen oder zweiachsigen Spannungszuständen. Die experimentellen Daten können direkt mit der Optimierungs-umgebung VALIMAT® verknüpft werden, die eine Schnittstelle zwischen den Testdaten, der expliziten Simulationsumgebung und eines metamodellbasierenden Optimierers darstellt. Durch die Kombination von vordefinierten Coupontests und definierten Schnittstellen zu expliziten Solvern können numerische Materialbeschreibungen mit diesem Prozessablauf automatisiert erstellt und direkt validiert werden.

Prozessüberblick über die automatisierte Materialkartenableitung

  • Verfügbare Testaufbauten: 3-Punkt Biegung, gespannte Biegung, dynamischer Zug-, Durchstoß-, Druck- und Komponentenversuch
  • Anwendbar für Kunststoffe, faserverstärkte Kunststoffe, Schäume & Aluminiumlegierungen [in begrenzen Umfängen Stahl]
  • Messung unterschiedlicher Dehnraten durch die Anpassung des Auflagerabstands und der Anbindungsrandbedingungen
  • Aufprallgeschwindigkeiten zwischen 0.5 - 4.4 m/s, einer maximalen Aufprallmasse von 5.5 kg [Aufprallenergien bis zu 50 J]
  • Messungen mit Digital Image Correlation [DIC] durchführbar
  • Erweiterung durch nutzerspezifische Materialmodelle und Probengeometrien möglich
  • Automatisierte Materialkartenableitung für unterschiedliche FE-Solver (LS-DYNA©, Pam-Crash©) möglich
Automatisierte Materialkartenableitung für die Crashsimulation - Collage
Automatisierte Materialkartenableitung für die Crashsimulation - Collage
Verfügbare Testaufbauten für die dynamische Materialcharakterisierung
Credit:

4a engineering GmbH

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Kontakt

Dr.-Ing. Gerhard Kopp

Abteilungsleitung
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Fahrzeugkonzepte
Fahrzeugarchitekturen und Leichtbaukonzepte
Pfaffenwaldring 38-40, Stuttgart