Prognose des Steinschlags und der induzierten Korrosion am Fahrzeug

Prediction of stone chipping and induced corrosion of automobiles

  • Der Korrosionsschutz von Fahrzeugen ist ein wichtiges Merkmal für die Qualität eines Premium-Fahrzeugs. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, gibt es standardisierte Versuche an Bauteilen sowie am Gesamtfahrzeug. Jedoch korrelie-ren diese Tests nicht immer mit Daten aus dem Feld. Auch die späte Durchführung dieser Korrosionstests im Entwicklungsprozess birgt Schwierigkeiten. Um frühzeitig Aussagen über Belastungszustände und -zonen zu erhalten, ist es nötig eine virtuelle Simulation aufzubauen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein Modell des Steinbewurfs von Fahrzeugen aufzustellen und eine Prognose des Korrosionsfortschritts an einzelnen Defekten von polymerbeschichteten KomponDer Korrosionsschutz von Fahrzeugen ist ein wichtiges Merkmal für die Qualität eines Premium-Fahrzeugs. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, gibt es standardisierte Versuche an Bauteilen sowie am Gesamtfahrzeug. Jedoch korrelie-ren diese Tests nicht immer mit Daten aus dem Feld. Auch die späte Durchführung dieser Korrosionstests im Entwicklungsprozess birgt Schwierigkeiten. Um frühzeitig Aussagen über Belastungszustände und -zonen zu erhalten, ist es nötig eine virtuelle Simulation aufzubauen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein Modell des Steinbewurfs von Fahrzeugen aufzustellen und eine Prognose des Korrosionsfortschritts an einzelnen Defekten von polymerbeschichteten Komponen-ten zu generieren. Zusätzlich soll eine Methode zur zerstörungsfreien Analyse des Korrosionsfortschritts erarbeitet werden. Zur Bestimmung spezifischer Steinflugbahnen im Fahrbetrieb wurden Untersuchun-gen mit mehreren Hochgeschwindigkeitskameras durchgeführt. Hierbei sind die Mechanismen der Steinmitnahme durch den Reifen ermittelt und so die Startbedin-gungen für eine Steinschlagsimulation bestimmt worden. Um Reflektionen von Stei-nen in der Simulation darzustellen, wurde der Impulsverlust an verschiedenen Mate-rialien mit Hochgeschwindigkeitsaufnahmen bestimmt und das Ergebnismodell in die Simulation integriert. Erzeugte Schäden an Beschichtungssystemen und der anschließende Korrosions-fortschritt wurde mit der Puls-Phasen-Thermographie untersucht und die Methode mit zerstörenden Prüfungen verifiziert. Zur Bestimmung des Materialabtrags wurden Komponenten von Kundenfahrzeugen mit zerstörenden Analysemethoden unter-sucht. Ermittelte Materialabtragsraten wurden mit ortsspezifischen Umwelteinfluss-größen korreliert und ein empirisches Modell des korrosiven Abtrags an dynamisch belasteten Komponenten aufgestellt. Als Basis des empirischen Modells wurden bereits bestehende empirische Materialabtragsmodelle von statisch ausgelagerten Proben genutzt. Das Fazit der Arbeit ist ein Modell des Steinbewurfs von Fahrzeugen, das eine Simu-lation und Detektion gefährdeter Steinschlagbereiche am Fahrzeug in einer frühen Entwicklungsphase ermöglicht. Zusätzlich kann ein Grenzwert des Korrosionsfort-schritts ausgehend von einzelnen Defekten eines Steinschlags an polymer-beschichtetem Stahl ortsspezifisch errechnet werden. Hierbei wurde ermittelt, dass der Korrosionsfortschritt durch Steinschlag einen weitaus geringeren Materialabtrag zur Folge hat, im Vergleich zu dauerfeuchten Regionen und Schweißnahtbereichen.show moreshow less
  • Corrosion protection is an important attribute of the quality of premium cars. To satisfy the customer and to guarantee the quality standardized testing of parts and prototypes are applied. However, results of accelerating corrosion tests differ from corrosion data of field components. Additionally, results of corrosion issues in a late stage of the development process are difficult to handle. Due to common problems it is necessary to detect stone chipping areas in an early stage of development due to a computerized simulation of stone chipping. The following work aims to create a model of stone adhesion, stone launching, stone trajectories, stone impact and the corrosion progress starting fCorrosion protection is an important attribute of the quality of premium cars. To satisfy the customer and to guarantee the quality standardized testing of parts and prototypes are applied. However, results of accelerating corrosion tests differ from corrosion data of field components. Additionally, results of corrosion issues in a late stage of the development process are difficult to handle. Due to common problems it is necessary to detect stone chipping areas in an early stage of development due to a computerized simulation of stone chipping. The following work aims to create a model of stone adhesion, stone launching, stone trajectories, stone impact and the corrosion progress starting from the stone chipping defect. Additionally, a non-destructive measurement of stone chipping damages and the corrosion propagation should be developed. To analyze specific stone trajectories while driving high speed cameras were used. Results show the mechanism of stone launching due to the tire which describes the starting conditions. The impact of stones at automobile parts in special the coefficient of restitution was measured using high speed cameras. Induced damages of the coating system and the corrosion propagation were analyzed using Pulsed-Phase-Thermography. After analyzing results were correlated and verified with destructive analyzes. Information of the corrosion depth and the material removal behavior of automotive parts were created using destructive measurements. Results of measurements were correlated with site-specific environmental influencing factors of the corrosion. Corre-lating the data an empirical model of the material removal of dynamic corrosion load-ed parts was created. The fundament of the empirical model was an existing static dose-response-function. The conclusion is a working model for simulating the stone chipping load of cars. It enables a detection of exposed stone chipping areas in an early stage of develop-ment. Additionally, the work shows a threshold of the corrosion propagation of a stone chipping defect over years of car usage of polymer coated steel. Results show a much weaker material removal at stone chipping areas in compare to constantly humid parts or welds.show moreshow less

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Metadaten
Author:Andreas Schönberger
URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus-35116
Advisor:Sannakaisa Virtanen
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2012/09/10
Publishing Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Granting Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Date of final exam:2012/08/27
Release Date:2012/09/10
Tag:Materialabtrag; Puls-Phasen-Thermographie; Restitutionskoeffizient; Steinaufnahme; Steinmitnahme
coefficient of restitution; corrosion; material removal; stone chipping; trajectories
SWD-Keyword:Korrosion; Simulation; Steinschlag
Institutes:Technische Fakultät / Technische Fakultät -ohne weitere Spezifikation-
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten

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