Od kilku lat na rynku motoryzacyjnym można zaobserwować swoisty boom na lekkie konstrukcje powstałe z połączenia różnych materiałów. Dzięki nowej metodzie badań wytrzymałości takich połączeń będzie teraz można znacznie zwiększyć ich trwałość.

Hybrydowe karoserie na bazie stali, aluminium czy różnorodnych materiałów kompozytowych powoli stają się codziennością. To zaś stymuluje zapotrzebowanie na takie techniki łączenia owych materiałów, które zapewnią zbudowanym z nich konstrukcjom wysoką trwałość i odporność zmęczeniową. Do tej pory nie istniała jednak metoda, która umożliwiałaby dokładne zbadanie parametrów takich połączeń. Naukowcy z Instytutu Fraunhofera ds. Badań nad Wytrzymałością Materiałów i Niezawodnością Systemów (LBF) wspólnie z koncernem Opel Automobile GmbH oraz Politechniką w Darmstadt postanowili to zmienić. Opracowali innowacyjne numeryczne metody badań zmęczeniowych oparte na testach odporności na ścinanie i zrywanie. Taka kombinacja sprawia, że testy oferują wyniki bardzo zbliżone do rzeczywistych, a jednocześnie mogą być realizowane w warunkach laboratoryjnych.

Aby zbadać efektywność nowych metod, naukowcy przeprowadzili testy z wykorzystaniem tłoczonej misy z formowanym aluminiowym kołnierzem mocowanej na okrągłej stalowej płycie podstawy. Dobór próbki nie był przypadkowy: kształt misy umożliwiał prowadzenie sił i momentów w dowolnym kierunku, a tym samym stworzenie warunków współdziałania sił ścinających i zrywających – dokładnie takich, jak w rzeczywistych warunkach drogowych.

Oba komponenty zostały połączone ze sobą na trzy różne sposoby: za pomocą kleju, nitów oraz kombinacji tych dwóch technik łączenia. Następnie zbadano wytrzymałość zmęczeniową każdego z połączeń. Co ciekawe, okazało się, że połączenia klejone wykazywały większą odporność na obciążenia cykliczne niż nity. Z kolei połączenia hybrydowe okazały się od nich bardziej wytrzymałe na zrywanie, ale mniej odporne na ścinanie. Naukowcy podejrzewają, że jedną z przyczyn tego stanu rzeczy mógł być brak doświadczenia w tworzeniu połączeń hybrydowych i wynikające z tego błędy w procesie klejenia. Przy okazji badania odkryto także, że dodatkowe zamocowanie obu komponentów podczas nitowania pozytywnie wpływa na spasowanie i wytrzymałość zmęczeniową połączenia.

Nowa metoda badań numerycznych umożliwi w przyszłości dokładne określenie wytrzymałości zmęczeniowej poszczególnych typów połączeń różnych gatunków materiałów, a tym samym zwiększenie trwałości konstrukcji pojazdów.

Źródło: http://magazynprzemyslowy.pl/artykuly/nowa-metoda-badan-ulatwi-projektowanie-hybrydowych-karoserii