EFB-Forschungsbericht Nr. 149

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Ermittlung ertragbarer Beanspruchung von Blindnietverbindungen als Grundlage zur rechnergestützten Auslegung

Verfasser:
Ortwin Hahn, Rüdiger Timmermann

ISBN 978-3-86776-278-6 - 302 Seiten, 164,80 €


Zusammenfassung

EFB/AiF-Forschungsvorhaben 11580 N

Die mechanischen Fügetechnologien sind durch die Entwicklung neuer, sowie durch die Modifikation und Verbesserung bestehender Verfahren gekennzeichnet. Verbunden mit dem Trend zu einer effektiveren Werkstoffausnutzung werden die Verbindungen höher belastet, so daß die Anforderungen an die Verbindungsqualität und die Reproduzierbarkeit in der Fertigung steigen.

Im Hinblick auf die Auslegung und Gestaltung von gefügten Feinblechstrukturen stellt die Möglichkeit einer rechnergestützten Auslegung ein wichtiges Instrument dar. Aus diesem Grund ist u. a. die Kenntnis ertragbarer Belastungen der Fügeelemente unter Berücksichtigung fertigungstechnischer Einflüsse von elementarer Bedeutung. Bislang liegen für die konstruktive Gestaltung und rechnerische Auslegung von Blindnietverbindungen nur wenige veröffentlichte Ergebnisse vor, was insbesondere durch die enorme Vielfalt bezogen auf die Gestaltungs- und Funktionsprinzipien der am Markt befindlichen Blindniettypen begründet ist.

Vor diesem Hintergrund wurden im Rahmen des Projektes zunächst Standard- und hochfeste Blindnietsysteme hinsichtlich ihrer spezifischen Blindnietkennwerte Zugkraft, in Anlehnung an DIN 7337, und verbleibende Klemmkraft charakterisiert. Hier konnte festgestellt werden, daß bezogen auf die Zugkräfte nur geringe Unterschiede zwischen den hochfesten und den Standard-Blindnietsystemen bestanden. Hinsichtlich der verbleibenden Klemmkräfte boten die hochfesten Systeme jedoch ein deutlich höheres Potential. Auf Grundlage dieser Ergebnisse wurden jeweils ein Standard und ein hochfestes System des oberen sowie des unteren Nietfestigkeitsspektrums zur Durchführung der Tragfähigkeitsuntersuchungen unter quasistatischer und schwingender Lasteinbringung an Feinblechverbindungen ausgewählt.

Die Tragfähigkeitsuntersuchungen unter quasistatischer sowie schwingender Belastung an steifen Einelementproben unter Variation der Lasteinleitungswinkel zeigten, daß insbesondere die Verbindungen des Standardblindnietsystems mit zunehmenden Kopfzuganteilen in der Belastung geringere Festigkeiten erzielten. Deutlich schwächer ausgeprägt zeigte sich dieses Verhalten auch bei den Verbindungen des hochfesten Systems, wobei hier die Verbindungsfestigkeitskennwerte bei nahezu allen untersuchten Fügeteilwerkstoffkombinationen und Lasteinleitungswinkeln oberhalb der Verbindungen des Standardsystems angesiedelt waren. Im Hinblick auf die Erzielung hoher Verbindungsfestigkeiten, ist die Anordnung des Fügeteilwerkstoffes mit der höheren Festigkeit auf der Schließkopfseite zu empfehlen.

Im Rahmen der Schwingfestigkeitsuntersuchungen wurde unter Verwendung von bauteilähnlichen H-Proben der Einfluß des Randabstandes sowie der Fügepunktanzahl auf die ertragbaren Lastamplituden untersucht. Im Gegensatz zu anderen Systemen wird eine Erhöhung der Fügepunktanzahl in eine erhöhte Probenfestigkeit umgesetzt, wohingegen geringere Randabstände Minderungsfaktoren herbeiführen.

Aufbauend auf die Charakterisierung der Blindnietsysteme hinsichtlich ihrer spezifischen Kennwerte wurden Dimensionierungskennwerte für die konstruktive Auslegung quasistatisch und schwingend belasteter blindgenieteter Strukturen aus Stahl- und Aluminium ermittelt und als Eingangsdaten für eine rechnergestützte Auslegung zusammengefaßt und aufgearbeitet.


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