Debora OBKIRCHER
Optimization of extruded aluminium profiles for battery tray protection in electrical cars (in Englisch)
Eine hohe Energieabsorption ist eines der wichtigsten Entwurfskriterien in der Automobilbranche. Gleichzeitig ist ein geringes Gewicht erforderlich, da der Kraftstoffverbrauch und die Reichweite bei Elektroautos wesentlich vom Gewicht abhängen. Zwei Möglichkeiten eine bessere Gesamtleistung zu erzielen, sind die Verwendung von Werkstoffen mit einer optimalen gewichtsspezifischen Festigkeit und die strukturelle Optimierung. Insbesondere Al-Mg-Si-Legierungen werden für Sicherheitskomponenten, wie zum Beispiel Stoßfänger oder Batteriegehäuse verwendet, da sie neben einer hohen gewichtsspezifischen Festigkeit auch eine gute Formbarkeit aufweisen und daher besonders geeignet sind für das Strangpressverfahren. Die Legierungsbestandteile von Aluminium sind entscheidend für die charakteristischen Eigenschaften, weshalb häufig neue Aluminiumlegierungen getestet werden, um eine verbesserte Duktilität und Festigkeit des Materials zu erreichen. FE-basierte numerische Simulationen können effektiv eingesetzt werden, um beispielsweise das Tragverhalten der Karosseriestruktur unter dynamischer Beanspruchung zu simulieren, ohne dass zeitaufwändige und materialintensive Crash-Tests erforderlich sind, vorausgesetzt, es wird ein geeignetes konstitutives Materialmodell verwendet und eine korrekte Diskretisierung der Geometrie vorgenommen. In dieser Arbeit wird ein Verfahren zur Bestimmung eines geeigneten konstitutiven Modells auf Basis experimentell durchgeführter Zugversuche für Aluminiumlegierungen beschrieben. Zusätzlich wird die numerische Modellierung von Aufpralldämpfern erläutert und anhand experimenteller Daten validiert. Strukturelle Optimierung ist vor allem dann wichtig, wenn bereits geeignete Materialien in Verwendung sind. In dieser Arbeit wird untersucht, ob die Energieabsorption eines mehrzelligen Batteriegehäuses durch geometrische Veränderung des Profils, erhöht werden kann. Für die Optimierung werden zwei verschiedene Lastfälle betrachtet und verglichen. Zur Validierung des für die Optimierung verwendeten numerischen Modells werden quasi-statische und dynamische Versuche durchgeführt. Zusätzlich wird der Einfluss verschiedener Diskretisierungsansätze des Profils untersucht und das Tragverhalten verglichen.