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Numerische Modellierung der verbindungsbildenen Mechanismen bei Pressschweißverfahren
Projektbearbeiter:
M.Sc. Eric Heppner
Finanzierung:
Land (Sachsen-Anhalt) ;
In der aktuellen Forschung nehmen die numerische Simulation und die Modellierung von Pressschweißverfahren und im speziellen des Rotationsreibschweißverfahrens einen immer größer werdenden Raum ein. Die Ursachen dafür liegen u.a. in der Kostenersparnis gegen über experimentellen Methoden aber auch in der Gewinnung von nur schwer zugänglichen Informationen, wie beispielsweise dem Verlauf des Temperatur- oder des Geschwindigkeitsfeldes in der Fügezone. Die Simulation von Pressschweißverfahren gliedert sich in drei wesentliche Bereiche, die sich in ihren Zielgrößen und in ihren Modellen unterscheiden. Bezeichnet werden die Bereiche als Struktur-, Prozess- und Werkstoffsimulation. Derzeit werden am Lehrstuhl für Technische Dynamik der Otto-von-Guericke-Universität überwiegend Fragestellungen aus den Bereichen der Prozess- und der Werkstoffsimulation untersucht. In den Bereich der Struktursimulation fällt die Zielstellung dieses Promotionsprojektes.
Ziel des Projektes ist es, einen Beitrag zur Entwicklung, Erprobung und Implementierung einer Methodik zur Abbildung der verbindungsbildenen Mechanismen von Pressschweißverfahren zu leisten. Mit Hilfe der angestrebten Modellierungstechnik wird es erstmals möglich sein, die für Pressschweißverfahren magebliche Größe der Verbindungsfestigkeit in Abhängigkeit der Prozess-, Werkstoff- und Geometrieparameter zu prädiktieren.
Das wissenschaftliche Arbeitsprogramm orientiert sich dabei an an den folgenden Modellierungsansätzen:
1. Numerische Lösung des 2. Ficksches Gesetz mit Hilfe der FEM
2. Entwicklung einer Tragfähigkeitszahl, welche den Grad der Verbindungsbildung widerspiegelt
3. Bestimmung des Zusammenhanges zwischen der Tragfähigkeitszahl und anderen Prozessparametern (Diffusionstiefe, Intermetallische Phasenschichtdicke, Umformgrad, etc.)
4. Tragfähigkeitszahl als Grundlage für die Simulation eines virtuellen Zugversuches einer reibgeschweißten Probe

Im Einzelnen beinhaltet das Arbeitsprogramm für das Promotionsprojekt zum jetzigen Zeitpunkt folgende Hauptschwerpunkte:
1. Literaturrecherche über die Modellierung der Verbindungsbildung
2. Statistische Versuchsplanung und Durchführung von Rotationsreibschweißversuchen
3. Identifikation der treibenden Kräfte der Verbindungsbildung anhand der ausgewählten Al-Stahl Mischverbindung
4. Entwicklung von Modellierungsansätzen zur Abbildung dieser Phänomene
5. Implementierung und Testung der Ansätze unter Vergleich zu experimentellen Werten

Das Vorhaben stellt eine Erweiterung, der bisher am Lehrstuhl für Technische Dynamik auf dem Gebiet der Simulation von Pressschweißverfahren durchgeführten Arbeiten, dar.

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