Forschungsgesellschaft für Technische Mechanik FEMCOS - Ingenieurbüro mbH Ultralleichtbau bei mobilen Arbeitsmaschinen (ULMA) Methoden zur Modellierung und rechnergestützen Simulation des Stabilitäts- und Festigkeitsverhaltens spezieller Leichtbaukonstruktionen (Numerische Simulation im Ultraleichtbau) Arbeitstreffen am , Baden-Baden Hans Baumgarten Ralph Jungbluth

FE-Untersuchungen am Rohr mit Alu-Schaum (vorgestellt im April 2002 in Aichtal) mittels Aussteifungen mit Metallschaum waren erwünschte Effekte (bzgl. Festigkeitsverhalten) nicht beobachtbar Einfluss des Schaumes im linear-elastischen Bereich ist gering: Schaum-Einfluss erst im nichtelastischen Bereich spürbar! Biegerohr daher als Demonstrator wenig geeignet neuer Demonstrator: Kastenprofil: - Orientierung am Arm 2 der Putzmeister-Betonpumpe M52 - Untersuchung des Schaum-Einflusses auf das Stabilitätsverhalten ULMA Ausgangspunkt der Untersuchungen:

Metallschaum-Aussteifungen müssen so appliziert werden, dass das Stabilitätsverhalten (Beulen) verbessert wird Masse-Bilanz muss geringer sein Grenzfall: Blechdicke minimal 3 mm Maximallast < 100 kN elastischer Bereich darf nicht überschritten werden ULMA Ziel der Untersuchungen: Variantenuntersuchungen: - Blechdicken-Variation - Längen-Variation - Beulsteifen-Variation (Form + Dicke) Suche nach optimaler Geometrie

ULMA FEMCOS-Vorschlag für die Geometrie des Kastenträgers Metall-Schaum Verstärkung für Einspannung Frontplatte für Lasteinleitung eingespannter Kastenträger 2000 x 350 x 350 mit einer Beulsteife (H- bzw. T-Profil) aus Metallschaum Blechdicken: 3 mm und 4 mm

ULMA Dickenmodell des Kastenträgers Stahl: S690

Kastenträger 4mm (unverstärkt) ULMA Versuchsnummer 1 Stabilität: mit Rahmen Einfluss des Rahmens auf Stabilitätsverhalten ist gering ! u 2max = 20,5 mm Stabilität-2e m = 93,5 kg 100 % Masse F kr = 60,3 kN Stabilität: ohne Rahmen  max = 186 MPa

ULMA Versuchsnummer 2 u 2max = 9,5 mm Stabilität-1e Kastenträger 3 mm (unverstärkt) m = 74,4 kg 79,6 % Masse F kr = 25,5 kN  max = 107 MPa

ULMA Versuchsnummer 3 Stabilität-1g Kastenträger 3 mm (verstärkt mit T-Profil: 1000 x 200 x 16 x 50 x 16) 81,7 % Masse u 2max = 22,4 mm m = 76,4 kg F kr = 59,9 kN  max = 250 MPa

ULMA Versuchsnummer 4 Stabilität-1f Kastenträger 3 mm (verstärkt mit Flach-Profil: 1000 x 200 x 25) m = 76,9 kg 82 % Masse u 2max = 22,2 mm F kr = 59,4 kN  max = 248 MPa

ULMA Versuchsnummer 5 u 2max = 22,8 mm Stabilität-1h Kastenträger 3 mm (abgekanteter Obergurt) m = 74,4 kg 79,6 % Masse F kr = 62,4 kN  max = 244 MPa

ULMA Experimentelle Untersuchung der Kastenträger Messungen noch nicht abgeschlossen Messungen erfolgten noch nicht bis zum kritischen Punkt daher liegen bislang nur Vergleichswerte für die Verschiebungen vor

ULMA Experimentelle Untersuchung der Kastenträger

ULMA Zusammenfassung Für bestimmte Formen von Kastenträgern konnte mittels FEA gezeigt werden, dass Metallschaum-Aussteifungen das Stabilitätsverhalten positiv beeinflussen können. Dies ist möglich bei gleichzeitiger Gewichtseinsparung. Als günstigste (da einfachste) Form der Aussteifung hat sich das Flach-Profil erwiesen. Es sollten weitere Möglichkeiten der Gewichts-Optimierung in Betracht gezogen werden (z.B. Gurt-Abkantungen). Die bislang vorliegenden Messungen zeigen für den unterkritischen Bereich eine gute Übereinstimmung mit der FEA. Die gemessenen kritischen Lastwerte liegen bis zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht vor.