Numerische und experimentelle Lebensdauervorhersage für multiaxial belastete Luftfedersysteme

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Vorhersage der Lebensdauer von Luftfedersystemen auf Basis eines lokalen Konzeptes der Betriebsfestigkeit. Die Realisierung von immer kompakteren und leistungsfähigeren Luftfedersystemen führt zu einem Anstieg des Innendrucks des Luftfederbalgs aufgrund der äußeren Lasten. Um den erhöhten Anforderungen der Luftfedersysteme gerecht zu werden, ist daher eine Optimierung der Festigkeit und des Materialeinsatzes in Bezug auf die real zu erwartenden Belastungen erforderlich. Bis heute sind jedoch die einzelnen Schadensmechanismen in dem Verbundmaterial des Balgs bei realen Belastungen bzw. die Schädigungsrelevanz der aus den Belastungen resultierenden mehrachsigen Beanspruchungen der Luftfeder nicht hinreichend geklärt. Die Schwerpunkte des Forschungsprojekts liegen auf der numerischen Ermittlung der lokalen Beanspruchung bei multiaxialer Belastung auf Basis von Multiskalenmodellen und der experimentellen Untersuchung der Luftfedersysteme. Zur Validierung der Berechnungen sollen Bauteilversuche sowie Probenversuche durchgeführt werden. Hierzu wurden Faden-Elastomer-Verbundproben entworfen. Die Ergebnisse der Versuche an diesen Proben sollen zu einem besseren Verständnis der Versagensmechanismen des Verbundwerkstoffs aus Faden und Elastomer führen. Abschließend sollen Lebensdauerversuche an kompletten Luftfedersystemen durchgeführt werden. Für diese Untersuchungen soll ein durch die DFG geförderter Hexapodprüfstand zum Einsatz kommen. Die gewonnenen Ergebnisse sollen allgemein auf Luftfedersysteme angewendet werden können und den Entwicklungsprozess in Zukunft effizienter gestalten.

Publikationen

• von Eitzen, Arne; Weltin, Uwe; Brüger, Thorsten; Steinweger, Thomas; Flamm, Martin: Modelling of cord-rubber composites of bellow air-springs. Constitutive Models for Rubber VIII, 2013. Balkema Publisher.