Das Projekt "Zellulare Ultraleichtbau-Strukturen Finite Elementeberechnung für metallschaumverstärkte Hohlraumteile" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alulight Deutschland GmbH durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Metallschaum ist ein hervorragender Leichtbauwerkstoff mit optimalen Eigenschaften für Gewichtsoptimierte Fahrzeuge. Die Anwendung metallischer Schäume wird aber noch durch unzureichende Möglichkeiten, den Werkstoff in seinen Eigenschaften zu berechnen, behindert. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung geeigneter Materialgesetze für Aluminiumschaum, die Erarbeitung einer auf Metallschaumanwendung optimierten Crash-Struktur, einer optimierten hochsteifen Längsträgerstruktur sowie der Nachweis der Berechenbarkeit von Eigenschaften mit Metallschaum verstärkter Strukturen mittels Finite Elemente Analyse. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Zunächst werden durch einachsige Druckversuche Einflussgrößen auf mechanische Eigenschaften quantitativ identifiziert. Dann werden mit Hilfe der Sandwichproben anhand von Messungen mechanische Kennwerte von Aluminiumschaum unter kombinierter Normal- und Scherverformung ermittelt, um Kennwerte für die Charakterisierung von Schaumstrukturen unter mehrachsiger Belastung zu erhalten. Linear elastische FE-Berechnungen zur Verformung von reinem Aluminiumschaum werden im Vergleich zu experimentelle Messungen durchgeführt. Zur Analyse der linear elastischen Eigenschaften werden Vibrationsmessungen an frei aufgehängten stabförmigen Proben aus Aluminiumschaum durchgeführt und die Longitudinal- und Biegeschwingungen gemessen. Diesen Eigenfrequenzen werden analytisch berechnete Eigenfrequenzen und aus FEM-Analysen ermittelte Eigenfrequenzen gegenübergestellt, um die Qualität der FE-Berechnungen zu bestimmen. Zuletzt wird aus den gemessenen Eigenfrequenzen und Eigenmoden durch Rekonstruktion ein konservatives System, bestehend aus Modal-, Massen- und Steifigkeitsmatrix berechnet. Das rekonstruierte System soll dabei die linear elastischen Eigenschaften des Systems korrekt wiedergeben. Bei völliger Übereinstimmung sind beide Systeme spektral und modal identisch. Diese Übereinstimmung wird überprüft. Fazit: Die Modellerstellung für pulvermetallurgisch hergestellten Aluminiumschaum wird durch die starke Abhängigkeit der mechanischen Eigenschaften von der lokal unterschiedlichen Dichte und Anisotropie der mechanischen Eigenschaften enorm erschwert. Daher wurde das Ziel, verbesserte Materialmodelle zu erstellen, zu validieren und anhand dieser Modelle Komponenten mit Aluminiumschaum zu entwickeln, nicht erreicht. Bei der Gewinnung von experimentellen Daten wurden signifikante Fortschritte bezüglich der Ermittlung linear elastischer Eigenschaften durch Vibrationsmessung sowie plastischer Eigenschaften unter mehrachsiger Beanspruchung durch die Entwicklung eines Versuchsstandes (UBTD) erzielt. Es wurde erfolgreich ein System aus Modal, Massen- und Steifigkeitsmatrix entwickelt, das korrekt die Eigenschaften des untersuchten Aluminiumschaums wiedergibt. ...