Methodik zur Auslegung von Klebverbindungen mit variabler Klebschichtdicke
Design Methodology for Bonded Joints with Varying Adhesive Thickness
André Gabener
Innerhalb dieser Arbeit wird die Entwicklung einer konsistenten Gesamtmethodik zur Auslegung von dickschichtigen strukturellen Klebverbindungen vom Entwurf über die Berechnung bis zum Nachweis und Qualifizierung vorgestellt. Die Arbeit enthält hierzu sowohl theoretische und numerische als auch experimentelle Anteile. Existierende numerische sowie experimentelle Ansätze werden vergleichend gegenübergestellt, kritisch diskutiert und bewertet. Es wird untersucht, welche Besonderheiten bei der Ermittlung erforderlicher Kennwerte zu Charakterisierung von dickschichtigen Klebverbindungen Berücksichtigung finden müssen. Bereits normierte Versuche, wie der DCB-Versuch, werden vor dem Hintergrund analysiert, ob die ursprünglich für dünnschichtige nicht-metallische Klebverbindungen getroffenen Annahmen und Grundlagen hier ebenfalls angewendet werden können. Von Bedeutung ist hierbei unter anderem der Einfluss möglicher plastischer Verformungen der Fügeteile sowie die Spannungsverteilung über der Klebschichtdicke. Weiterhin wird der sog. Arcan-Test durch ergänzende numerische und experimentelle Analysen hinsichtlich seiner Verwendbarkeit zur Kennwertermittlung untersucht.
Die Arbeit baut hierbei auf der Diskussion relevanter lokaler sowie globaler Einflussfaktoren auf. Hierbei wird untersucht und aufgezeigt, welche grundlegenden Einflussgrößen bei der Auslegung dickschichtiger Klebverbindungen berücksichtigt werden müssen. Es wird gezeigt, wie die Randbedingungen den Spannungszustand innerhalb der Klebverbindung beeinflussen. Für zylindrische Rohrverbindungen wird ein eindimensionales Ersatzmodell entwickelt, dass eine effiziente Berechnung ermöglicht.
Die Arbeit schließt mit einer Validierung der entwickelten Methodik, wobei vier unterschiedliche Lastfälle diskutiert werden.
