Werkstoffverhalten bei Unfällen prüfen

Besonders für Anwendungen in der Automobilindustrie ist das Werkstoffverhalten bei hohen Dehnraten wichtig. Bei Unfällen nimmt das Material in der sogenannten Knautschzone einen großen Teil der Bewegungsenergie auf. Dabei wird es in Sekundenbruchteilen massiv verformt. Für die Fahrzeugauslegung und die Berechnung der Crashsicherheit werden umfassende Daten über das Verhalten der unterschiedlichen Werkstoffe unter diesen Bedingungen benötigt.

19. Juli 2019
Werkstoffverhalten bei Unfällen prüfen
Prüfung von Karosserieteilen. ( Bild: Zwick Roell)

Für die Ermittlung von Werkstoffkennwerten in Abhängigkeit von der Belastungsgeschwindigkeit werden heute überwiegend Prüfmaschinen wie die HTM 16020 von ZwickRoell mit servo-hydraulischem Antrieb eingesetzt. Sie ist in der Lage unterschiedliche Prüfungen auszuführen und ermöglicht Versuche im Geschwindig- keitsbereich von quasistatisch bis über 20 m/s bei Kräften von bis zu 160 kN.

Im Schnellzerreißversuch wird die Probe schlagartig belastet. Damit dabei die Geschwindigkeit nicht einbricht, sondern über die Versuchsdauer konstant bleibt, regelt die Elektronik das Steuersignal für die Maschine nach. Versuche, die nur wenige Millisekunden dauern, stellen hohe Ansprüche an die verwendete Messtechnik: Messwerte müssen mit hoher Frequenz erfasst werden, um ein relevantes Ergebnis zu erhalten. Häufig kommen berührungslose optische Messsysteme mit hoher zeitlicher Auflösung zum Einsatz. Sie nehmen auch bei plötzlichem Versagen der Probe keinen Schaden.

Das Verständnis der Verformbarkeit von Karosserieteilen unter Krafteinwirkung ist derart essentiell für die Auslegung von Sicherheitsstrukturen, dass neben den Hochgeschwindigkeitstest auch so genannte „low speed crashtests“ durchgeführt werden. Denn auch bei Belastungen mit geringen Verformungsgeschwindigkeiten lassen sich wichtige Informationen über das Verhalten von Fahrzeugstrukturen gewinnen. Für die effiziente Validierung von Simulationsergebnissen bietet ZwickRoell eine flexible Prüfanlage mit einer Maximalkraft von 1200 kN. Sie ermöglicht es die Schadenseinleitung und -fortpflanzung zu untersuchen.

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