Konstruktive Optimierung eines Längsträgers hinsichtlich Festigkeit-/Steifigkeitsverhalten durch Einsatz neuartiger Stahlwerkstoffe
- Der vordere Längsträger ist eines der wichtisten Bauteile in der Vorderwagenstruktur eines Personenkraftwagens. Kaum eine anderes Bauteil muss hinsichtlich Steifigkeit und Festigkeit so hohen Ansprüchen genügen. Durch den begrenzten Bauraum und die komplexe Belastung durch Fahrdynamik und Crash werden höchste Anforderungen an Geometrie und Werkstoff gestellt. Ziel dieser Diplomarbeit ist es, eine Potenzialabschätzung für den Einsatz eines neuen, hochfesten und hochduktilen Stahlwerkstoffes anzufertigen, der bei gleichbleibenden mechanischen Eigenschaften hinsichtlich Steifigkeit und Festigkeit eine Gewichtsreduzierung ermöglichen könnte. Aufgrund der komplexen Belastung werden bei der Konstruktion oft intuitive Lösungen angewendet, die ohne Versuch allerdings schwer zu überprüfen sind. Aus diesem Grund kommt die Finite-Elemente-Methode zu Einsatz; diese ermöglicht eine schnelle und kostengünstige Umsetzung verschiedener Längträdervarianten im Simulationsmodell. Die Näherungslösungen der Simulation in Abaqus-Standard genügen, um die Auswirkungen einer Werkstoffsubstitution auf die Steifigkeit der Gesamtstruktur abzschätzen. Die Verifizierung verschiedener Längsrägervarianten bezüglich Festigkeit wurde mit LS-Dyna durchgeführt, einer Software für die Berechnung hochdynamischer Probleme. Eine Anwendung dieser Verfahren findet in der Serienentwicklung schon seit mehreren Jahren statt, eine Verfeinerung der Modellierung der Geometrie und der Belastung wird aber in Zukunft wesentlich genauere Ergebnisse liefern.