Verbundwerkstoffe - 23. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde
Vortrag
21.07.2022 (CEST)
Untersuchung von Einflussparametern auf das Verformungsverhalten von Crashrohrmodellen im Labor
SE

Sascha Ende

Universität Hildesheim

Ende, S. (V)¹; Böhmer, J.R.¹
¹Universität Hildesheim
Vorschau
22 Min. Untertitel (CC)

Die steigende Komplexität im Schienenfahrzeugbau ist verbunden mit zum Teil erheblichen Steigerungen der Fahrzeugmasse. Auch die Sicherheitstechnik, die in den Fahrzeugen untergebracht ist, trägt zu diesem Trend bei. Crashelemente und Crashstrukturen bestehen oftmals aus metallischen Werkstoffen. Ein Nachteil ist das hohe Eigengewicht dieser Strukturen. Im Fahrzeugbau, insbesondere im Schienenverkehr, werden leichte Strukturen bevorzugt.  Aus den Anforderungen der DIN EN 15227 ergibt sich, dass die Crashelemente bei einer Zugkollision auf einem möglichst konstanten Kraftniveau arbeiten, um im Crashfall nicht die statische Integrität der Fahrzeugstruktur zu gefährden. Mit Hilfe faserverstärkter Kunststoffe (FVK) können leichte und steife Crashelemente gestaltet werden. Aufgrund ihres hohen spezifischen Energieabsorptionsvermögens eignen sie sich auch für Energie dissipierende Systeme im Schienenfahrzeugleichtbau.

In diesem Forschungsprojekt werden Einflussparameter auf das spezifische Energieabsorptionsvermögen der seitlichen Crashelemente von Schienenfahrzeugen untersucht. Untersuchungsgegenstand im Labor sind FVK-Crashrohre, die durch eine teleskopartige Führung gedrückt werden. In der Führung befindet sich eine kegelringförmige Verjüngung (Kegelring). Bei hoher Belastung in axialer Richtung muss das FVK-Crashrohr diese Engstelle passieren, wobei es sich verformt. Da sich das Material nicht duktil verhält, zerfasert es in einzelne Bruchstücke, die teilweise durch Fasern miteinander verbunden bleiben.

Es werden quasistatische Reihenuntersuchungen an einer Universalprüfmaschine durchgeführt. Dabei wird die optimale Kegelringgeometrie und der optimale Lagenaufbau der Faserverbundstruktur ermittelt, um einen möglichst hohen spezifischen Energieverzehr zu erreichen. Die Ergebnisse, bei denen die Crashrohrmodelle einen quasiisotropen Lagenaufbau besitzen, zeigen bei veränderter Kegelringgeometrie eine deutliche Zunahme des Energieabsorptionsvermögens.

Abstract

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