Berechnung, Bewertung und Dimensionierung eines LKW-Bauteils aus faserverstärkten Kunststoffen

Abstract

Im Zuge dieser Arbeit wird versucht mit Hilfe der Finite-Elemente-Analyse ein völlig neuartiges Konzept für einen LKW-Querträger aus faserverstärktem Kunststoff zu erstellen. Das ausgearbeitete Konzept soll mit Unterstützung einer Partnerfirma hergestellt und in einer weiteren Projektphase verschiedenen Belastungstest unterzogen werden, um die Berechnungen dieser Arbeit verifizieren zu können. Die wichtigsten Aspekte bei der Erstellung der Konzepte betreffen die Reduktion des Bauteilgewichts und eine zusätzlich integrierte Funktion, welche die höheren Produktionskosten durch die Verwendung von faserverstärkten Kunststoffen zu rechtfertigt. Des Weiteren muss bei der Modellierung der Faserverbund-Komponenten darauf geachtet werden, wie diese später gefertigt werden. Da die Partnerfirma ein Spezialist für geflochtene Faser-Kunststoffbauteile ist und diese mit aktuellen FE-Programmen nicht realistisch nachgebildet werden können, muss eine ingenieursmäßige Methode gefunden werden, um die damit einhergehende Minderung der Materialkennwerte abschätzten zu können.

In the course of this work it is attempted to create a completely new concept for a truck cross member made out of fiber reinforced plastic using the finite element analysis. The elaborated concept should be produced by a partner company and then be tested in another project phase to verify the calculations of this work. The most important aspects in the creation of the concepts are the reduction of component weight and the integration of an additional function to the component to justify the higher production costs due to the use of fiber reinforced plastics. Furthermore it's important to take care about the modeling of the fiber composite components in the FEA due to the manufacturing method of the partner company. Since the partner company is a specialist in braided fiber plastic components and those cannot be simulated realistically in FEA, an engineering-based method to estimate the reduction of material properties has to be found.