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Auch außerhalb Mitteleuropas ist CADFEM aktiv. Mit eigenen Gesellschaften und Beteiligungen an hochspezialisierten CAE-Firmen in Europa, USA, Asien und Nordafrika.

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Klebeverbindungen – Praktische Simulation typischer Aufgabenklassen

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Know-How-Transfer aus der Praxis: von der Technologie über die Beschreibung relevanter Materialklassen mit Best Practice Tipps zur Lösungssteuerung bis zur Auswertung von Eigenspannungen und Versagensmechanismen

Bei der Planung von Verbindungen unterschiedlichster Werkstoffe mit Hilfe der Klebtechnologie ist es unentbehrlich, früh Aussagen zur Haltbarkeit treffen zu können. Die Finite-Elemente-Methode (FEM) ist dabei ein bewährtes Werkzeug. In der Entwicklung müssen Designregeln der Klebfugengeometrie berücksichtigt werden, da diese einen großen Einfluss auf die Klebfestigkeit haben. Das Klebstoffversagen durch Zugscherung, Schub und Schälung und auch der Verzug der Bauteile nach dem Aushärteprozess sind in vielen Fällen vorhersagbar. Die Simulation und Berechnung sind notwendige Bausteine eines erfolgreichen, prozesssicheren Verbindungsprozesses.

ZIELGRUPPE

​· Bereichsleiter, die vorhandene Berechnungsmethoden auf Effektivität prüfen – oder die Simulation von Klebverbindungen einführen wollen
· Projektleiter, die Simulationen in Auftrag geben und einen tieferen Einblick in die Thematik der Berechnung und Ergebnisinterpretation erreichen möchten.
· Beratende Ingenieure und Techniker zu deren täglicher Arbeit das Berechnen von Klebverbindungen gehört.
· Konstruktions- und Berechnungsingenieure, die ihr Wissen im Bereich Simulation und Berechnung von Klebverbindungen vertiefen möchten.

IHR NUTZEN

​Das Kennenlernen der entscheidenden Faktoren zur erfolgreichen Berechnung und FEA-Simulation von Klebverbindungen steht im Mittelpunkt. Sie erweitern zielgerichtet nötiges Wissen. Die Umsetzung in effektive und praxisgerechte FEA-Modelle wird vermittelt und demonstriert.

Agenda

Tag 1

M1: Wissenswertes zu Klebeverbindungen

  • Einsatzgebiete mit Vor- und Nachteilen von Klebverbindungen
  • Übersicht zu Prüfmethoden für Klebschichten
  • Gestaltungsregeln für Klebeverbindungen
  • Klebfestigkeit und Einfluss der geometrischen Gestaltung
  • Beanspruchungsarten durch Klebfugengeometrie
  • Definition der Klebfestigkeit
  • Zusammenhang zwischen Klebfestigkeit und Klebschichtverformung
  • Einfluss Überlappungslänge und Schichtdicke

M2: Linearelastische Berechnungsmethoden: Analytisch und mit FEM

  • Beurteilung der Klebefestigkeit nach dem Nennspannungskonzept
  • Festigkeitsberechnung nach Volkersen
  • Tabelle: Linearelastisch isotrope Eigenschaften von Klebstoffen
  • Tabelle: Metallfaktoren einiger gängiger Fügeteilwerkstoffe
  • Berechnungsbeispiele
  • Berechnung mit FEM
  • Anhang: Entwicklung komplexer Materialgesetze für Klebstoffe: Ergebnisse eines Forschungsprojekts
  • Workshop: Einschnittige Klebung
    Für Nennspannungsnachweise mit Hilfe der FEM bedarf es lediglich Grundkenntnisse der linearen Strukturmechanik
  • Geeignetes Netz zur Spannungsermittlung
  • Legen geeigneter Spannungsauswertepfade
  • Spannungsmittelwertbildung

M3: Eigenspannungen und Verzug im Aushärteprozess

  • Unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten
  • Chemische Reaktionsschwindung
  • Fazit: Vergleich mit FEM-Berechnung
  • Berücksichtigung des Gelpunkts (Glastemperatur
  • Ausblick: Berücksichtigung der Reaktionskinetik

M4: Workshop: Eigenspannungen und Verzug bei einer Blechverbindung

Sukzessives Einführen der Effekte und deren Überlagerungen:

  • Temperaturgang
  • Chemische Reaktionsschwindung
  • Berücksichtigung des Gelpunkts (Glastemperatur)

Tag 2

M5: Kriechverhalten und Relaxation von Klebeverbindungen

  • Einflussgrößen auf das Kriechen
  • Kriechbereiche
  • Kriechen (Creep) in ANSYS Workbench
  • Charakterisierung von FE-Kriechgesetzen
  • Klassifizierung der Kriechbereiche
  • Ansätze für Kriechen
  • Kriechgesetze in ANSYS
  • Definition in Workbench („Engineering Data“)
  • Kombinationsmöglichkeiten mit Plastischen Materialgesetzen (Creep + Plasticity)
  • Lösungseinstellungen
  • Workshop: Langzeit-Relaxation (time hardening) einer Achsverbindung unter Torsion

M6: Viskoelastisches Verhalten von Klebeverbindungen

  • Charakterisierung des Viskoelastischen Materialgesetzes
  • Lineare Viskoelastizität: 3-Parameter-Modell
    Generalisiertes Maxwell-Element
  • Kontinuumsmechanische Darstellung
    (ANSYS) - 3D
  • Literaturreferenzen
  • Ermittlung der Materialdaten: Messanordnungen
  • Curve Fitting Prony – Reihen (time domain) in ANSYS Workbench
  • Lösungseinstellungen
  • Kombinationsmöglichkeiten mit Plastischen Materialgesetzen
    Workshop: Relaxation einer Achsverbindung unter wechselnder Torsion

M7: Simulation von Klebstoffversagen mit Cohesive Zone Ansätzen

  • ​Charakterisierung der Cohesive Zone Materialgesetze
  • Anwendungsmöglichkeiten
  • Exponentieller Cohesive Zone Ansatz
  • Bilinearer Cohesive Zone Ansatz
  • Exponentieller versus Bilinearer CZM
  • Anwendung mit Interface-Elementen
  • Anwendung mit Contact-Elementen (Bilinear)
  • Lösungseinstellungen
  • Ergebniskontrolle
  • Hinweise zu Komplexität und Berechnungsaufwand
  • Ermittlung der Cohesive Zone Parameter
    (Beispiele aus CADFEM-Praxis)

M8: Workshop: Zerreißen einer Double Cantilever Probe (DCB)

  • ​Cohesive Zone Definition
  • Kontakteinstellungen
  • Konvergenzkriterien
  • Ergebniskontrollen
  • Ermittlung des Kraft-Weg-Diagramms