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Klebeverbindungen – Praktische Simulation typischer Aufgabenklassen

Die Klebetechnik verbreitet sich zunehmend in vielen Bereichen der Industrie – vom Maschinen- und Fahrzeugbau bis hin zur Mikroelektronik. Mittlerweile ersetzen Klebeverbindungen auch Schrauben, Niete und Schweißpunkte. Neben den vielen Vorteilen der Klebeverbindungen ist ein wesentlicher Nachteil deren relativ teure Auslegung über das Versuchsfeld, u. A. bedingt durch eine erschwerte Montage und Demontage der geklebten Baugruppen. Umso wichtiger ist es, durch Berechnung und Simulation Klebeverbindungen auslegen und sicher beurteilen zu können. Die Finite-Elemente-Methode (FEM) hat sich auch für diesen Anwendungsbereich als wichtiges Werkzeug der Produktentwicklung bewährt.

Nutzen
Neben dem geeigneten Modellaufbau spielen auch die Beherrschung der Materialmodellierung, des Lösungsablaufs und der Auswertemethoden eine entscheidende Rolle. Neben technologischen Grundlagen zu Klebeverbindungen erwerben Sie im Seminar vor allem das notwendige FE-Know How um mit ANSYS Mechanical Klebstoffversagen (Debonding), also den Aufreißvorgang von Klebeverbindungen sicher simulieren zu können.

Zielgruppe
Das Seminar wendet sich sowohl an Entscheidungsträger im Bereich Klebeverbindungen als auch an Ingenieure mit Vorkenntnissen in der FEM sowie der Bedienung von ANSYS Mechanical.


  • Wissenswertes zu Klebeverbindungen
    • Einsatzgebiete von Klebungen
    • Vor- und Nachteile von Klebeverbindungen
    • Prüfmethoden für Klebschichten
    • Klebstoffversagen durch Zugscherung, Schub und Schälung
    • Klebfugengeometrie: Gestaltungsregeln
    • Einfluss der geometrischen Gestaltung auf die Klebfestigkeit
    • Beanspruchungsarten beim Kleben
    • Definition der Klebfestigkeit
    • Klebfestigkeit und Klebschichtverformung
    • Einfluss Überlappungslänge und Schichtdicke
  • Beurteilung der Klebefestigkeit nach dem Nennspannungskonzept
    • Berechnung nach Volkersen
    • Linearelastisch isotrope Eigenschaften von Klebstoffen
    • Metallfaktoren einiger gängiger Fügeteilwerkstoffe
    • Berechnungsbeispiele mit FEM
    • Geeignetes Netz zur Spannungsermittlung
    • Legen geeigneter Spannungsauswertepfade
    • Spannungsmittelwertbildung
    • Workshop: Nennspannung in einer einschnittigen Klebung
  • Kriechverhalten und Relaxation von Klebeverbindungen
    • Kriechverhalten und Relaxation von Klebeverbindungen
    • Charakterisierung von FE-Kriechgesetzen
    • Klassifizierung der Kriechbereiche
    • Ansätze für Kriechen – Kriechgesetze in ANSYS
    • Definition des Materials („Engineering Data“)
    • Kombinationsmöglichkeiten mit plastischen Materialgesetzen
    • Lösungseinstellungen für Kriechaufgaben
    • Workshop: Langzeit-Relaxation (time hardening) einer Achsverbindung unter Torsion
  • Viskoelastisches Verhalten von Klebeverbindungen
    • Charakterisierung des viskoelastischen Materialgesetzes
    • Lineare Viskoelastizität – vom 3-Parameter-Modell zum generalisierten Maxwell-Element
    • Viskoelastizität (Viscoelastity) in ANSYS Workbench
    • Kontinuumsmechanische Darstellung (ANSYS) - 3D
    • Ermittlung der Materialdaten – Messanordnungen
    • Curve Fitting Prony–Reihen (time domain)
    • Lösungseinstellungen
    • Kombinationsmöglichkeiten mit plastischen Materialgesetzen
    • Workshop: Relaxation einer Achsverbindung unter wechselnder Torsion
  • Eigenspannungen und Verzug im Aushärteprozess
    • Unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten
    • Chemische Reaktionsschwindung
    • Unterschiedliche Temperaturverteilung
    • Berücksichtigung des Gelpunkts (Glastemperatur)
    • Ausblick: Berücksichtigung der Reaktionskinetik
  • Workshop: Eigenspannungen und Verzug bei einer Blechverbindung
    • Temperaturverlauf, Gelpunkt und Reaktionsschwund
    • Sukzessives Einführen der Effekte und deren Überlagerungen
  • Simulation von Klebstoffversagen mit Cohesive Zone Ansätzen
    • Charakterisierung der Cohesive Zone Materialgesetze
    • Exponentieller Cohesive Zone Ansatz (CZM)
    • Bilinearer Cohesive Zone Ansatz
    • Exponentiell versus Bilinear – Ergebnisvergleich
    • Anwendung mit Interface-Elementen
    • Anwendung mit Contact-Elementen
    • Exponentieller versus Bilinearer CZM
    • Praktische Ermittlung der Cohesive Zone Parameter
    • Lösungseinstellungen
    • Anwendungsmöglichkeiten und Beispiele
  • Workshop: Zerreißen einer Double Cantilever Probe (DCB)
    • Cohesive Zone Definition
    • Kontakteinstellungen
    • Konvergenzkriterien
    • Ergebniskontrollen
    • Ermittlung des Kraft-Weg-Diagramms
Allgemeine Informationen
Veranstaltung
Seminar
Voraussetzungen
Grundwissen in ANSYS Mechanical
Verwendete Software
ANSYS Mechanical
Vortragssprache
Deutsch
Sprache Unterlagen
Deutsch
Referent
Mitarbeiter CADFEM
Dauer
2 Tag(e)

Termine, Preise und Anmeldung
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Uhrzeit
Tag 1: 09:00 - 17:00 Uhr
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