Forschungsprojekt SimPlex

Forschungsprojekt SimPlex

Projektbezeichnung Entwicklung einer Simulationsmethodik zur Berechnung des Crashverhaltens von Automobilverglasungen aus Plexiglas
Akronym SimPlex
Koordinator THM, Institut für Mechanik und Materialforschung (Prof. S. Kolling)
TU Darmstadt, Institut für Statik und Konstruktion (Prof. J. Schneider)
Tecosim GmbH (Geschäftsführer M. Westerwald)
Projektpartner EVONIK
Laufzeit Juni 2017 – Mai 2019
Fördergeber LOEWE Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz
Projektinhalt Ziele:
• Materialcharakterisierung und -modellierung (insb. Versagen) von Plexiglas (PMMA) unter Crashbelastung
• Validierung und Durchführung von Prinzipstudien am Gesamtfahrzeug

Motivation und zu klärende Fragestellungen:
• Die Eigenschaften von PMMA sind stark von der Rezeptur und von der Beschichtung (Hard-Coating) abhängig
• Analog zum Mineralglas ist die Berücksichtigung der stochastischen Streuung der Bruchspannung bzw. -dehnung erforderlich
• Das Verhalten bei mehrachsiger Beanspruchung ist unbekannt
• Der Temperatureinfluss ist unzureichend ist unzureichend in Kombination mit dem Crashverhalten erforscht
• Bislang wurde noch kein laminarer Aufbau (PMMA-Zwischenfolie-PMMA) von PMMA-Scheiben analog zu VSG im Fahrzeug untersucht.

Vorgehensweise/Arbeitsplan:

Experimentelle Materialcharakterisierung, Entwicklung eines virtuellen Fahrzeugprototyps

1. Definition Anforderungen Crashtauglichkeit, Aufbau einen virtuellen Forschungsprototypen
2. Charakterisierung des dynamischen Materialverhaltens: dynamisch, mechanisch und thermische Analyse
3. Charakterisierung des Laminats PMMA-Zwischenfolie-PMMA: quasistatische und dynamische Zugversuche
4. Bestimmung des Temperaturverhaltens und der Mehrachsigkeit von PMMA und der Zwischenfolie, mithilfe des Doppelringbiegeversuchs

Erstellung einer Materialkarte für die Crashsimulation, Validierung des Simulationsverfahrens

1. Methodenentwicklung für die stochastische Bewertung und Modellimplementierung
2. Werkstoffmodellierung: Vergleich, Auswahl und Verifikation von Werkstoffmodellen von PMMA
3. Entwicklung einer Versagensmodellierung: Ermittlung der Bruchdehnung in Abhängigkeit der Temperatur
4. Validierung am Bauteilversuch: Erstellung eines Bauteilmodells und Simulation des Kopfaufpralls
5. Validierung des Werkstoffmodells und Berücksichtigung statistischer Effekte

Erstellung eines Simulationsmodells für das Gesamtfahrzeug mit PMMA Scheiben

1. Erstellung der Crashsimulation am Gesamtfahrzeug, Berechnung und Bewertung der Crashlastfälle
2. Modifikation der Materialkarte bzgl. der Steifigkeit und der Deformation
3. Modifikation der Materialkarte bzgl. Bruch und Versagen

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