Experimentelle Charakterisierung von strukturierten Blechen unter statischen und schwingenden Belastungen

Die vorliegende Doktorarbeit hat das Ziel, geeignete Probengeometrien und Prüfprozeduren für wabenstrukturierten Feinbleche sowie ihre Fügeverbindungen zu entwickeln, diese zu prüfen und zu charakterisieren und nachfolgend Grundsätze der Gestaltung von Bauteilen aus diesen Blechen zu erarbeiten. Untersucht wurden wabenstrukturierte sowie glatte Feinbleche aus Tiefziehstahl DC04 mit einer Dicke von 0,5mm. Es wurden mehrere Fügeverbindungen (punktgeschweißt, geklebt und punktschweißgeklebt) sowie einzelne Proben aus strukturierten Blechen auf ihre Schwingfestigkeit untersucht. Als Referenzmaterial wurden glatte Proben herangezogen. Die Dauerschwingversuche wurden an einer Resonanzprüfmaschine mit einem Kraftverhältnis von R=0,1 (Zugschwellbereich) durchgeführt. Mithilfe adaptierter Einspannplatten wurde eine Prüfmethode zur Charakterisierung der wabenstrukturierten Bleche unter zyklischer Belastung entwickelt. Mit Hilfe der integralen Frequenzanalyse bzw. Steifigkeitsanalyse wurde die Frage der Stabilität der Wabenstruktur geklärt. Prinzipielle Unterschiede zwischen glatten und strukturierten Feinblechen bezüglich statischer und schwingender Zugbelastungen wurden erarbeitet, und spezifische Verfestigungs- bzw. Entfestigungseffekte bei glatten Blechen unter zyklischer Belastung gefunden. Zug/Scherzugfestigkeit, Verlauf von Steifigkeiten und Schwingfestigkeit von Probenkombinationen aus glatten und strukturierten Blechen sowie einzelnen strukturierten Blechen verschiedener Strukturorientierung wurden ermittelt. Die Schadensmechanismen solcher Verbindungen wurden mikroskopisch analysiert. Vorschläge zur Bauteilgestaltung aus wabenstrukturierten Blechen wurden erarbeitet und Anwendungsmöglichkeiten solcher Bauteile diskutiert.