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Case Study
 

UltraSTEEL® -Prüfung weist neue Vorteile nach

In Partnerschaft mit der Universität Sussex lieferten weitere experimentelle Prüfungen und die numerische Analyse von UltraSTEEL®-Profilen positive Testdaten und Vertrauen in die Aussage, dass UltraSTEEL® zusätzliche einzigartige Vorteile gegenüber blanken Stahlprofilen aufweist.

Vor über 30 Jahren stellten wir fest, dass durch Abänderung einer blanken Stahloberfläche in eine mit Vertiefungen versehene Oberfläche (UltraSTEEL®)mehrere, bei der Anwendung in dünnwandigen Produkten nützliche Vorteile erzielbar sind.

Ce Liang, ein Doktorand, prüfte UltraSTEEL® -Profile, um das Verhalten von UltraSTEEL®-Profilen unter axialen und seitlichen Stoßbelastungen im Vergleich zu blanken Stahlprofilen zu untersuchen. Seine Methodologie sah die Verwendung numerischer Simulationen zusammen mit physikalischen Prüfverfahren für Validierungszwecke vor, z. B. Analyse der Leistung einer Komponente, die dynamischen Stauchbelastungen ausgesetzt war (wie an der Universität Warwick durchgeführt, Abb. 1).

Ce Liang bemerkte hierzu: "Die Verbesserung des Widerstands gegen Stoßbelastungen ist zu einem Forschungsschwerpunkt geworden, weil dadurch für die Leichtbauweise von Fahrzeugen und Infrastrukturen eingetreten wird. Das UltraSTEEL®-Profilwalzverfahren erscheint sehr vielversprechend, was die Absorption von kinetischer Energie angeht – dank der erhöhten Materialfestigkeit und der mit Vertiefungen versehenen Geometrie."

Bei der Simulation und experimentellen Prüfung, d. h. dynamischen axialen Stauchversuchen, wurde festgestellt, dass die UltraSTEEL®-Säulen bis zu 10 % mehr Energieabsorption und höhere Knickbeständigkeit als Säulen aus blankem Stahl aufwiesen. Diese Feststellung zeigt eine insgesamte Leistungsverbesserung, wenn UltraSTEEL®-Säulen einer wirklichkeitsnäheren Anwendung unterzogen werden. Über diese Feststellung hinaus kann zusätzliche Energie aus Stoßbelastungen durch Wand-Wand-Interaktionen in mit Vertiefungen versehenen mehrwandigen Säulen absorbiert werden. Diese Interaktion kann durch Erhöhung der Anzahl von Wänden weiter begünstigt werden, wodurch der normale Druck zwischen Wänden erhöht wird.

Außerdem wurden zusätzliche Analysen durchgeführt, um die Reaktion von UltraSTEEL®-Säulen, die seitlichen Stoßbelastungen ausgesetzt sind, zu verstehen. Diese Analyse umfasste Säulen, die an dem einen Ende voll eingespannt und an dem anderen einfach abgestützt waren, wobei konstante axiale Druckbelastungen am abgestützten Ende angewandt wurden. Die Staucheffizienz der mit Vertiefungen versehenen Säulen war 7,2 % höher als beim blanken Gegenstück, wenn die Säulen keine Axialbelastung trugen, und bis 24,3 % höher als beim blanken Gegenstück, wenn axiale Druckbelastungen angewandt wurden.

Dr. Martin English, Konzernleiter Technik und Entwicklung, schloss: "Auf langjährige standardmäßige Platten-, Zug- und Produktprüfungen gestützt wussten wir bereits, dass das Verhalten von UltraSTEEL® nach dem Versagen ganz anders als bei blanken Werkstoffen ist. Dies führte zu einer Debatte darüber, ob neue Vorteile des Verfahrens durch zerstörende Prüfverfahren aufgedeckt werden könnten, was von diesem PhD-Projekt zweifelsfrei bewiesen wurde. Wir möchten jetzt neuartige Anwendungen für UltraSTEEL®-Produkte untersuchen, die von diesen Erkenntnissen profitieren und der Hadley Group neue Branchen und Märkte erschließen könnten."

Abb. 1. Beispiel für dynamische axiale Belastungsprüfung an blankem Stahlprofil (links) und UltraSTEEL®-Profil (rechts)

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