Crush mechanics of square tubes

  • Stauchverhalten von Vierkant-Hohlprofilen

Jafarzadeh Aghdam, Nima; Schröder, Kai-Uwe (Thesis advisor); Münstermann, Sebastian (Thesis advisor)

Düren : Shaker Verlag (2023)
Buch, Doktorarbeit

In: Aachener Berichte aus dem Leichtbau 2022,3
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2022

Kurzfassung

In dieser Arbeit wird das Kompressionsverhalten von metallischen vierkant Hohlprofilen untersucht, die auch als Crashboxen bezeichnet werden. Diese Hohlprofile besitzen eine relativ dicke Wandstärke, die unter axialer Druckbelastung plastischen versagen. Die axiale Druckbelastung der Hohlprofile ist ein komplexes Phänomen und viele offene Fragen bleiben unbeantwortet, einschließlich des plastischen Knickens und der Auswirkungen der Stapelung auf das Kompressionsverhalten. Darüber hinaus sieht sich die Forschung auf diesem Gebiet mit verschiedenen Herausforderungen konfrontiert, wie z.B. der nicht möglichen Reproduzierbarkeit und Wiederholbarkeit der Versuchsergebnisse. Diese Unwägbarkeiten beeinträchtigen die Zuverlässigkeit der Auslegung und der durchgeführten Studien. In der vorliegenden Arbeit wird für den Fall der Hohlprofile zunächst das Problem der Unwiederholbarkeit der Testergebnisse untersucht, um einen zuverlässigen Aufbau für die Untersuchung ihres Verhaltens zu schaffen. Zu diesem Zweck werden das Knickverhalten der Hohlprofile und die Erzeugung verschiedener Faltungsmuster untersucht. Es wird gezeigt, dass die Kopplung lokaler Knickmodi zu dem Problem der Unwiederholbarkeit führt und es werden Hinweise für die Konstruktion von Hohlprofilen mit reproduzierbaren Ergebnissen gegeben. Das Verständnis des Mechanismus des reproduzierbaren axialen Aufpralls der Hohlprofile bietet einen zuverlässigen Aufbau für die Untersuchung ihres Kompressionsverhaltens. Auf der Grundlage dieses Aufbaus wird dann das Kompressionsverhalten der Hohlprofile untersucht. Aufgrund des Ausknickens der Profilseitenflächen bzw. Platten überträgt sich die Spannung auf den Bereich der effektiven Breite der Platte, d. h. an den Seiten und nimmt in der Plattenmitte ab. Die Knicklänge und die wirksame Breite eines Hohlprofils bestimmen seine Energieabsorption bzw. die maximale Knicklast. In der vorliegenden Studie wird eine Methode zur genauen Berechnung der effektiven Breite und Falzlänge der plastisch geknickten Hohlprofile abgeleitet. Die Berechnung der plastischen Knick- und Versagenslast der Hohlprofile ist ein weiterer Schwerpunkt der vorliegenden Studie. Es wird gezeigt, dass die Knick- und Versagenslast der Profile durch die Ableitung ihrer mittleren Plattenbreite berechnet werden können. Darüber hinaus wird ein neuer analytischer Ansatz für die Berechnung der Knick- und Versagenslast abgeleitet. Schließlich werden die axial gestapelten Hohlprofile untersucht. Das Stapeln der Hohlprofile hat einen erheblichen Einfluss auf ihr Verhalten und kann zu einem anderen Verhalten des Profils im Vergleich zu einem einzelnen Profil führen. Ohne ein klares Verständnis des Stapeleffekts können die Konstruktionsrichtlinien für Hohlprofile nicht zu einer zuverlässigen Konstruktion führen. In der vorliegenden Arbeit wird das Kompressionsverhalten von axial gestapelten Hohlprofilen untersucht und die erforderlichen Konstruktionsrichtlinien aufgestellt.

Einrichtungen

  • Lehrstuhl und Institut für Strukturmechanik und Leichtbau [415610]

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