Mechanische Charakterisierung des Tragverhaltens, der Rissentstehung und der Rissausbreitung in einer geklebten und genieteten Hybridverbindung

Diese Arbeit liefert ein umfangreiches Verständnis über das Tragverhalten und die Mechanismen der Rissausbreitung in der Klebfuge einer hybridgefügten Verbindung. Von zentraler Bedeutung sind hier die Erkenntnisse, die aus der Untersuchung des Tragverhaltens einer solchen Verbindung resultieren, insbesondere die klare Identifikation und Trennung der Rolle der jeweilen Lastpfade. Identifiziert wurde ebenfalls der mathematische Zusammenhang zwischen der Klebstoffsteifigkeit, der Scherfestigkeit des Verbindungselements und der Last, die im Verbindungselement ankommt. Diese müssen allerdings noch durch entsprechende Experimente verifiziert werden, da es sich nicht um das zentrale Thema der Arbeit handelte. Bei numerischen Untersuchungen von hybridgefügten Verbindungen aus Kleben und Nieten ist es wichtig, die Nietinstallation mit zu berücksichtigen, um den Spannungszustand, der danach in der Verbindung vorherrscht, realitätsnah abbilden zu können. Die Betrachtung des mechanischen Verbindungselements als nicht- oder vorgespannt oder der Klebschicht als spannungsloser Zwischenschicht, wie es der Literaturrecherche entnommen wurde, entspricht nicht dem tatsächlichen Spannungszustand, der aus der Nietinstallation resultiert. Dieser Spannungszustand wurde in dieser Arbeit jedoch als entscheidender Faktor identifiziert, um das Verbindungsverhalten bezüglich des Resttragverhaltens numerisch abbilden zu können. Dieser Spannungszustand stellt im Zusammenspiel mit dem Formschluss des mechanischen Verbindungselements ein Hindernis für die Rissausbreitung dar. Das in dieser Arbeit vorgestellte Hybridfügekonzept ist ein alternatives Fügeverfahren zum etablierten mechanischen Fügen (Nieten) im Flugzeugbau und fördert den Leichtbau durch Einsatz neuartiger, leichterer Materialien. Das Hinzufügen des mechanischen Verbindungselements in einer Klebverbindung stellt eine Lösungsoption dar, mit der sich die Anforderungen der Zertifizierungsbehörde für geklebte Verbindungen dort erfüllen lassen, wo Nietverbindungen bislang zwingend erforderlich waren. Das bietet dem strukturellen Kleben eine realistische Perspektive, sich im Flugzeugbau zu etablieren und stellt, wenn kombiniert mit einem geeigneten Klebstoff, einen realistischen Beitrag zur Ausschöpfung des Leichtbaupotentials von Composite-Materialien dar