Effiziente und genaue Berücksichtigung gefügter Flächen in der elastischen Mehrkörpersimulation auf Basis modaler Ableitungen

Viele technische Konstruktionen bestehen aus gefügten Substrukturen. Die Substrukturen sind mit Schrauben, Nieten, Punktschweißnähten und anderen Fügetechnologien miteinander verbunden. In der Fügefläche liegt eine Kontaktsituation zwischen zwei Oberflächen vor. Aufgrund von Vorspannungen, Belastungen und Verformungen kommt es zu Kontakt- und Reibkräfte. Es ist gut erforscht, dass es zu einem Zeitpunkt innerhalb einer Fügefläche zu teilweisem Abheben, Haften und Gleiten der Oberflächen kommen kann. Eine exakte Berücksichtigung der Kontakt- und Reibsituation ist mit klassischen Ansätzen sehr aufwändig oder ungenau. Als genaue und effiziente Alternative bieten sich problembezogene Ansatzvektoren, sogenannte Fügestellenmoden an. An der FH Wels wurden Fügestellenmoden auf Basis von sogenannten „modalen Ableitungen“ für das freie Mehrkörpersimulationstool FreeDyn entwickelt. Dieser Ansatz erweist sich als besonders effizient im Falle von mehrfach geschichteten Blechen und im Falle von vorgespannten Fügestellen, wie sie bei Schraubverbindungen vorliegen. In der Präsentation wird die Idee der Fügestellenmoden auf Basis modaler Ableitungen erläutert und es werden Berechnungsergebnisse präsentiert, die die Genauigkeit und Effizienz unterstreichen sollen.