TY - JOUR AB - Resistance spot‐welded joints containing press‐hardened steels are seen to exhibit a fracture mode called total dome failure, where the weld nugget completely separates from one steel sheet along the weld nugget edge. The effect of weld nugget shape and material property gradients is studied based on damage mechanics modeling and experimental validation to shed light on the underlying influencing factors. For a three‐steel‐sheet spot‐welded joint combining DP600 (1.5 mm)–CR1900T (1.0 mm)–CR1900T (1.0 mm), experiments under shear loading reveal that fracture occurs in the DP600 sheet along the weld nugget edge. In subsequent numerical simulation studies with damage mechanics models whose parameters are independently calibrated for every involved material configuration, three variations of the geometrical joint configuration are considered—an approximation of the real joint, one variation with a steeper weld nugget shape, and one variation with a less pronounced gradient between weld nugget material and heat‐affected zone material properties. The results of the finite‐element simulations show that a shallower weld nugget and a more pronounced material gradient lead to a faster increase of plastic strain at the edge of the weld nugget and promote the occurrence of total dome failure. AU - Schuster, Lilia AU - Olfert, Viktoria AU - Sherepenko, Oleksii AU - Fehrenbach, Clemens AU - Song, Shiyuan AU - Hein, David AU - Meschut, Gerson AU - Biro, Elliot AU - Münstermann, Sebastian ID - 50726 JF - steel research international KW - Materials Chemistry KW - Metals and Alloys KW - Physical and Theoretical Chemistry KW - Condensed Matter Physics SN - 1611-3683 TI - Influences of Weld Nugget Shape and Material Gradient on the Shear Strength of Resistance Spot‐Welded Joints ER - TY - CONF AB - Die aktuellen politischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen zur Reduzierung der CO2-Emissionen sowie der Trend zur flächendeckenden Elektromobilität führen zu einer Vielzahl an neuen Herausforderungen für die Auslegung zukünftiger Fahrzeugkonzepte. Eine besondere Herausforderung ist das durch die Batterie ins Fahrzeug eingebrachte Zusatzgewicht. Hierdurch ergibt sich ein Konflikt zu der bestehenden Kundenerwartung nach einer hohen Reichweite. Durch den umfangreichen Einsatz von höchstfesten Stählen in dünnen Blechdicken im Karosseriebau soll die Reduzierung des Gesamtfahrzeuggewichts vorangetrieben werden. Vor allem im stahlintensiven Leichtbau ist das Widerstandspunktschweißen aufgrund des hohen Automatisierungsgrads, der Prozesssicherheit und der damit verbundenen Wirtschaftlichkeit das dominierende Fügeverfahren. Um Begrenzungen des Bauraums der Karosserie zu begegnen und um den Materialeinsatz im Leichtbau möglichst effizient zu gestalten, werden mehrschnittige Punktschweißverbindungen eingesetzt. Hieraus ergeben sich neue Herausforderungen für die Vorhersage des Trag- und Versagensverhaltens unter Crashbelastung. Dieser Beitrag stellt eine systematische Charakterisierung von 3-Blechverbindungen zur Auffindung von formelmäßigen, empirischen Zusammenhängen zwischen der Festigkeit der Verbindung und den Einflussgrößen vor. Nach der Identifikation geeigneter Einflussgrößen, wie zum Beispiel Blechfestigkeit, Blechanordnung, Blechdickenkombination sowie Belastungsart und Lasteinleitung, auf das Trag- und Versagensverhalten, werden numerische Simulationen durchgeführt, um Ursachen für auftretende Phänomene aus den experimentellen Ergebnissen aufzuklären. Weiterhin wird untersucht, inwieweit das Verhalten von 2-Blechverbindungen auf 3-Blechverbindungen übertragbar ist. Die gefundenen Zusammenhänge sollen schnelle und kostengünstige Abschätzungen über die Festigkeit von 3-Blechbverbindungen ermöglichen. Darüber hinaus werden Ersatzmodelle für die Crashsimulation von 3-Blechverbindungen entwickelt, die recheneffizient für die Sicherheitsbewertung von großen, geschweißten Bauteilen eingesetzt werden können. Dabei sollen insbesondere die Einflüsse des Lastangriffs an jeweils einer oder beiden Fügebenen auf die Festigkeit und Energieabsorption unter verschiedenen Belastungen wie Zug, Scherung sowie Biegung abbildbar sein. AU - Olfert, Viktoria AU - Schuster, Lilia AU - Bähr, Philipp AU - Hein, David AU - Meschut, Gerson AU - Sommer, Silke ID - 50727 TI - Methodenentwicklung zur Prognose des Crashverhaltens von widerstandspunktgeschweißten 3-Stahlblechverbindungen ER - TY - GEN AU - Bähr, Philipp AU - Striewe, Marius AU - Meschut, Gerson AU - Sommer, Silke AU - Hein, David ID - 52688 T2 - 13. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Mechanischen Fügetechnik TI - Ersatzmodellentwicklung zur Berücksichtigung der lokalen Fügeelementkinematik in mechanisch gefügten Verbindungen für die Bauteilauslegung im stahlintensiven Karosseriebau ER - TY - CHAP AU - Striewe, Marius AU - Teutenberg, Dominik AU - Hein, David AU - Meschut, Gerson AU - Schmelzle, Lars AU - Mergheim, Julia AU - Possart, Gunnar ID - 52689 SN - 978-3-96144-139-6 T2 - Klebtechnische Doktorandenseminare 2020 - 2022 TI - Methode zur Simulation des temperaturabhängigen Crashverhaltens von strukturellen Klebverbindungen VL - 369 ER - TY - CONF AB - The recent trend towards extensive electric mobility leads to a variety of new challenges for the engineering of future vehicle concepts. One particular challenge is the additional weight added to the vehicle by the battery, which stands in direct contrast to the existing customer expectation of a high driving range. The reduction of the total vehicle weight is driven by the extensive use of ultra-high-strength steels in thin sheet thicknesses in car body construction. Resistance spot welding is the dominant joining process in steel-intensive lightweight construction due to its high degree of automation, process reliability and the associated economic efficiency. In order to comply limitations of the space in the vehicle body and to ensure the most efficient use of materials in lightweight construction, joints are used that connect several sheets with a single spot weld. This leads to new challenges for the prediction of the load-bearing capacity and failure behaviour under crash loading. This paper presents a systematic characterisation of 3 sheet steel joints in order to find formulary, empirical relationships between the load-bearing capacity of the joint and the affecting parameters. Numerical simulations are carried out in order to clarify the causes of occurring phenomena in experiments. For this purpose, influencing variables such as joint strength, joint arrangement, sheet thickness, sheet strength, load type and load case on the load bearing capacity and failure behaviour are identified. Furthermore, the extent to which the behaviour of 2-sheet joints can be transferred to 3-sheet joints is investigated. A formulary correlation enables a quick and inexpensive estimates of the load-bearing capacity of 3-sheet metal connections. These models can be used for a computer-efficient simulation of components with three layered spot welded joints. AU - Olfert, Viktoria AU - Meschut, Gerson AU - Hein, David AU - Schuster, Lilia AU - Sommer, Silke ID - 35947 TI - Development of a crash behaviour prediction method for resistance spot welded 3-steel sheet joints ER - TY - JOUR AB - Many mechanical material properties show a dependence on the strain rate, e.g. yield stress or elongation at fracture. The quantitative description of the material behavior under dynamic loading is of major importance for the evaluation of crash safety. This is carried out using numerical methods and requires characteristic values for the materials used. For the standardized determination of dynamic characteristic values in sheet metal materials, tensile tests performed according to the guideline from [1]. A particular challenge in dynamic tensile tests is the force measurement during the test. For this purpose, strain gauges are attached on each specimen, wired to the measuring equipment and calibrated. This is a common way to determine a force signal that is as low in vibration and as free of bending moments as possible. The preparation effort for the used strain gauges are enormous. For these reasons, an optical method to determine the force by strain measurement using DIC is presented. The experiments are carried out on a high speed tensile testing system. In combioantion with a 3D DIC high speed system for optical strain measurement. The elastic deformation of the specimen in the dynamometric section is measured using strain gauges and the optical method. The measured signals are then compared to validate the presented method. The investigations are conducted using the dual phase steel material HCT590X and the aluminum material EN AW-6014 T4. Strain rates of up to 240 s-1 are investigated. AU - Böhnke, Max AU - Unruh, Eduard AU - Sell, Stanislaw AU - Bobbert, Mathias AU - Hein, David AU - Meschut, Gerson ID - 33002 JF - Key Engineering Materials KW - Mechanical Engineering KW - Mechanics of Materials KW - General Materials Science SN - 1662-9795 TI - Functionality Study of an Optical Measurement Concept for Local Force Signal Determination in High Strain Rate Tensile Tests VL - 926 ER - TY - JOUR AU - Schmelzle, Lars AU - Striewe, Marius AU - Mergheim, Julia AU - Meschut, Gerson AU - Possart, Gunnar AU - Teutenberg, Dominik AU - Hein, David AU - Steinmann, Paul ID - 34459 JF - Journal of Adhesion Science and Technology KW - Materials Chemistry KW - Surfaces KW - Coatings and Films KW - Surfaces and Interfaces KW - Mechanics of Materials KW - General Chemistry SN - 0169-4243 TI - Testing, modelling, and parameter identification for adhesively bonded joints under the influence of temperature ER - TY - GEN AU - Olfert, Viktoria AU - Meschut, Gerson AU - Hein, David AU - Rochel, Philip AU - Sommer, Silke ID - 31499 TI - Einfluss fertigungsbedingter Toleranzen auf das Versagens- und Verformungsverhalten mechanisch gefügter Verbindungen unter Crashbelastung ER - TY - CONF AU - Unruh, Eduard AU - Hein, David AU - Meschut, Gerson ID - 20852 T2 - 10. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium TI - Analytische Auslegung der Schwingfestigkeit geclinchter Verbindungen ER - TY - CONF AU - Bähr, Philipp AU - Sommer, Silke AU - Unruh, Eduard AU - Hein, David AU - Meschut, Gerson ID - 20853 TI - Charakterisierung und Modellierung von Kerbeffekten durch Mischverbindungen in Karosseriebauteilen aus höchstfesten Stählen ER - TY - JOUR AU - Meschut, Gerson AU - Hein, David AU - Gerkens, Michael ID - 21508 JF - Procedia Manufacturing SN - 2351-9789 TI - Numerical simulation of high-speed joining of sheet metal structures ER - TY - CONF AU - Hein, David AU - Meschut, Gerson AU - Tümkaya, Gökhan ID - 21510 TI - Fatigue life investigation of resistance spot-welded dual-and complex-phase steels using the LWF-KS-II concept ER - TY - CONF AU - Unruh, Eduard AU - Hein, David AU - Meschut, Gerson AU - Bähr, Philipp AU - Sommer, Silke ID - 20849 T2 - 9. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium TI - Charakterisierung und Modellierung von Kerbeffekten durch Mischverbindungen in Karosseriebauteilen aus höchstfesten Stählen ER - TY - CONF AU - Unruh, Eduard AU - Hein, David AU - Meschut, Gerson ID - 20850 T2 - 9. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium TI - Analytische Auslegung der Schwingfestigkeit geclinchter Verbindungen ER - TY - CONF AU - Hein, David AU - Meschut, Gerson AU - Teutenberg, Dominik ID - 21499 T2 - WerkstoffWoche TI - Stahlintensiver Mischbau – artverschieden und doch verbunden! ER - TY - CONF AU - Hein, David AU - Meschut, Gerson AU - Matzenmiller, Anton AU - Nelson, Alexander ID - 21494 T2 - 16. Kolloquium Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik TI - Experimentelle und numerische Untersuchungen des Crashverhaltens hybridgefügter Verbindungen ER - TY - CONF AU - Hein, David AU - Meschut, Gerson ID - 21495 T2 - Anwendertreff Leichtbau TI - Werkstoffgerechte Fügetechnologien als Schlüssel für innovative Mischbauweisen ER - TY - GEN ED - Hein, David ED - Meschut, Gerson ED - Tümkaya, Gökhan ID - 21507 SN - 978-3-945023-74-7 TI - Erweichungszonen beim Widerstandspunktschweißen von DP- und CP-Stählen – Analyse und Bewertung der Verbindungen im Hinblick auf die Tragfähigkeit VL - 327 ER - TY - CONF AU - Hein, David AU - Meschut, Gerson AU - Hahn, Ortwin ID - 21498 T2 - METEC and 2nd ESTAD TI - Investigation of parameters for the numerical simulation of self-pierce-riveted joints under crash load ER - TY - CONF AU - Hein, David AU - Giese, Patrick AU - Meschut, Gerson AU - Gumbsch, Peter AU - Sommer, Silke AU - Bier, Matthias ID - 21505 TI - Charakterisierung und Modellierung von mechanischen Fügeverbindungen mit einseitiger Zugänglichkeit für den profilintensiven Leichtbau unter Crashbelastung ER -