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 -