Einbaucrashkörper für eine Endanschlagsicherung gesehen aus Richtung der Kraft
Einbaucrashkörper für eine Endanschlagsicherung Kraft wirkt von oben
Hier finden Sie Hintergrundinformationen zur Dimensionierung von Crashelementen
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Aus der Verpackungsindustrie ist das Verfahren der Polsterkurven bekannt,
welches eine einfache Dimensionierung der Verpackungspolster je nach Anforderung
(Fallhöhe, Fallgewicht, maximal zulässige Beschleunigung = Stoßfaktor) zulässt.
Dieses Verfahren ist beispielsweise für verschiedene Polystyrol-Schaumstoffe in der
DIN 55471 standardisiert.
Abbildung 1
entstammt dieser DIN und enthält ein derartiges Polsterdiagramm.
Abbidung 1: Polsterdiagramm nach DIN 55471
Der Schutz schwerer Technik (Fallschirmabsetzsysteme, Puffer im Schienenverkehrswesen, Crashelemente im Automobilbau,
Schiffbau, Explosionsschutz u. a.) gegen eine unzulässig hohe Beschleunigung ist vom fachlichen Standpunkt
aus gesehen identisch der Polsterungsproblematik in der Verpackungsindustrie.
Allerdings sind hier wegen der besonderen Anforderungen (hohe Lasten zwischen 400 kg und 20.000 kg;
hohe Variabilität der Fallgeschwindigkeit) geeignete Werkstoffe mit ausreichendem Energieabsorptionsvermögen zu suchen
und einzusetzen.
Das Spannungs-Stauchungsdiagramm aus dem Druckversuch gibt Auskunft nicht nur über
das Kompressionsvermögen eines Werkstoffes,
sondern auch über die hierfür erforderliche Energie (Kraft mal Weg).
Somit enthält es alle erforderlichen Daten zur Auslegung von Crashelementen. Abbildung 2
zeigt das Spannungs-Stauchungs-Diagramm für unterschiedliche Werkstoffe mit sehr unterschiedlichem Energieabsorptionsvermögen:
Ausgehend von diesen Spannungs-Stauchungsdiagrammen können mit Hilfe von Berechnungsverfahren
die Polsterkurven ermittelt werden. Abbildung 3
zeigt eine solche Polsterkurvenschar für den Werkstoff ALPORAS, Abbildung 4 für den Werkstoff PM-Schaum.
Abbidung 3: Polsterdiagramm ALPORAS
Abbidung 4: Polsterdiagramm PM-Schaum
Bei den meisten Werkstoffen gibt es im relevanten Bereich von 0 - 20 m/s Fallgeschwindigkeit keine oder nur eine unwesentliche
Abhängigkeit des Crashverhaltens von der Verformungsgeschwindigkeit.
Bei den Werkstoffen Beeboard und Honeycomb ist jedoch eine ausgeprägte Abhängigkeit des Energieabsorptionsvermögens
von der Belastungsgeschwindigkeit vorhanden.
Hier muss das Spannungs-Stauchungsdiagramm bei den entsprechenden Fallgeschwindigkeiten im dynamischen Test ermittelt werden.
Anschließend zeigt das Polsterdiagramm eine gute Übereinstimmung mit echten Crashversuchen an Honeycomb-Polstern -
siehe Abbildung 5.