Kleben

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Version vom 14. Juli 2016, 11:24 Uhr

engl:          Kategorie: Fertigung Level 3

Kleben ist eine Verbindungstechnik. Allgemeine Informationen hierzu finden Sie zum Beispiel bei wikipedia:Kleben.

Simulation

Diskretisierung

Für die Simulation von Klebeverbindungen wird im allgemeinen die Finite-Elemente-Methode verwendet.

Die Klebeschicht wird dabei meistens als schmale Materialschicht mit Elementen des gleichen Elementtyps wie die angrenzenden Bauteilbereiche diskretisiert. Die Netzteilung muss abgestimmt werden auf die Kriterien, die zur Bewertung der Klebung vorgesehen sind (z.B. Spannungsspitzen, Schälbeanspruchung, Spaltbeanspruchung).

Die Klebverbindung ist geometrisch bestimmt durch

• die Überlappungslänge,
• die Fügeteildicke,
• die Überlappungsbreite und
• die Klebschichtdicke.

Insbesondere durch die Klebschichtdicke und deren Verhältnis zur Wanddicke und den Abmessungen der verbundenen Bauteile werden immer die Kantenlängen der Elemente fragwürdig. Sehen Sie hierzu besonders das Beispiel: Klebschicht an.

Herstellung der Klebverbindung

Bei der Simulation der Herstellung der Klebverbindung wird das Temperaturfeld untersucht, weil die Temperaturen meistens einen starken Einfluss auf die Materialeigenschaften des Klebers haben. Mit Simulationen der Strukturmechanik werden Schrumpfungen berechnet.

Verhalten der fertiggestellten Klebverbindung

Bei der Simulation des Verhaltens der fertiggestellten Klebverbindung wird die Strukturmechanik betrachtet. Oft wird für den Kleber ein viskoelastisches Stoffgesetz gewählt.

Beim Materialverhalten des Klebers ist Kriechen in Betracht zu ziehen:

• Als primäres Kriechen wird am Anfang das elastische Nachverformen der Molekülstruktur bezeichnet. Dabei entstehen keine plastischen Deformationen.
• Sekundäres Kriechen ist das anschließende Verhalten mit vorwiegend konstanter Kriechgeschwindigkeit genannt. Trotz der Lösung von schwachen und starken Molekülverbindungen herrschen dabei innerhalb des Molekülverbands Gleichgewichtszustände, die durch Neubindungen von Molekülverbindungen entstehen.
• Durch das tertiäre Kriechen wird der Bruch der Klebung eingeleitet, wenn die Verformungsfähigkeit der Klebschicht erschöpft ist.

Bei der Auswertung werden Spannungen und Dehnungen betrachtet. Grenzwerte des Tragvermögens der Klebschicht werden aus Versuchen (Zugversuch, Schälversuch,..) abgeleitet.

Fallbeispiele

Bei den Fallbeispielen für Fertigungstechnik finden Sie weitere Anwendungsberichte.

Sonstige Begriffe

Für Schweißverbindungen werden Schweißsimulationen durchgeführt.