Kopplung der Spritzgießsimulation mit der Strukturanalyse für kurzfaserverstärkte Kunststoffe

Inhaltsverzeichnis

• 1. Einleitung / Motivation
• 1.1 Einleitung / Motivation
• 1.2 Ziel dieser Arbeit
• 2. Theoretische Grundlagen
• 2.1 Beschreibung des Orientierungszustandes
• 2.2 Eigenschaften in Abhängigkeit des Orientierungszustandes
• 2.3 Beschreibung des Materialerhaltens
• 2.3.1 Herleitung des Materialmodells
• 2.3.2 Bezug zu den Ingenieurkonstanten
• 2.3.3 Nichtlineares Werkstoffverhalten und Umsetzung in ABAQUS
• 3. Erläuterungen zur Schnittstelle
• 3.1 Beschreibung des Hauptprogramms „Interface“
• 3.2 Geometrieerzeugung
• 3.3 Transversale Schubsteifigkeit
• 3.4 Beschreibung des Programms „Librarymaker“
• 3.5 Hinweise zu Benutzung
• 4. Ermittlung der experimentellen Daten
• 4.1 Bestimmung der benötigten Kennwerte für das Modell
• 4.2 Plausibilität der Kennwerte
• 5. Beispielrechnungen / Benchmarks
• 5.1 Beliebig gedrehter Würfel
• 5.2 Schulterstab
• 5.2.1 Vergleich der manuellen mit der computergestützten Rechnung
• 5.2.2 Verifizierung des programmierten Materialmodells
• 5.2.3 Vergleich linear elastischer mit nichtlinear elastischer Simulation
• 6. Zusammenfassung und Ausblick

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die Diplomarbeit zielt darauf ab, die Ergebnisse der Spritzgießsimulation aus Moldflow für die Strukturanalyse mithilfe des FEM Programms ABAQUS nutzbar zu machen. Dabei werden die orientierungsgradabhängigen Eigenschaften des Materials nicht durch „Orientation Averaging“ berechnet, sondern durch Funktionen, die an experimentelle Daten angepasst wurden. Eine Schnittstelle ermöglicht die automatische Übertragung der relevanten Daten von Mittelflächenelementen aus Moldflow auf Schalenelemente in ABAQUS.

• Entwicklung einer Methode zur Modellierung nichtlinearen, orthotropen Werkstoffverhaltens für kurzfaserverstärkte Kunststoffe
• Implementierung des Materialmodells in ABAQUS mithilfe einer Materialsubroutine
• Erstellung einer Schnittstelle zur Übertragung von Daten aus Moldflow nach ABAQUS
• Vergleich linear elastischer mit nichtlinear elastischer Simulation
• Validierung des entwickelten Modells anhand von Beispielrechnungen und Benchmarks

Zusammenfassung der Kapitel

• Kapitel 1: Die Einleitung stellt die Motivation und das Ziel der Arbeit vor. Es wird erläutert, dass die Arbeit sich mit der Kopplung der Spritzgießsimulation mit der Strukturanalyse für kurzfaserverstärkte Kunststoffe befasst.
• Kapitel 2: Dieses Kapitel behandelt die theoretischen Grundlagen des Themas. Es werden die Beschreibung des Orientierungszustandes, die Eigenschaften in Abhängigkeit des Orientierungszustandes sowie die Herleitung und Umsetzung des Materialmodells für nichtlineares Werkstoffverhalten erläutert.
• Kapitel 3: Das Kapitel erläutert die Schnittstelle zwischen Moldflow und ABAQUS. Es werden die Funktionsweise des Hauptprogramms „Interface“, die Geometrieerzeugung, die Transversale Schubsteifigkeit und die Benutzung des Programms „Librarymaker“ beschrieben.
• Kapitel 4: Dieses Kapitel widmet sich der Ermittlung der experimentellen Daten, die für das Materialmodell benötigt werden. Es wird die Bestimmung der benötigten Kennwerte sowie deren Plausibilität behandelt.
• Kapitel 5: Dieses Kapitel präsentiert Beispielrechnungen und Benchmarks, um das entwickelte Materialmodell zu validieren. Es werden Berechnungen für einen beliebig gedrehten Würfel sowie für einen Schulterstab durchgeführt, um das Modell zu verifizieren und die Ergebnisse linear elastischer und nichtlinear elastischer Simulationen zu vergleichen.

Schlüsselwörter

Kurzfaserverstärkte Kunststoffe, Spritzgießsimulation, Strukturanalyse, Moldflow, ABAQUS, FEM, Orientierungsgrad, Werkstoffmodell, Nichtlinearität, Schnittstelle, Materialsubroutine, Benchmarks, experimentelle Daten.