Optimierung von Verbindungen durch erhöhte Reibung in der Scherfuge

Im Zuge eines Forschungsprojektes wurden Verbindungen optimiert, indem durch eine Oberflächenbearbeitung die Reibung in der Scherfuge erhöht wurde. Dazu wurden eingangs viele verschiedene Herstellungsverfahren betrachtet und auf ihre Anwendbarkeit, vor allem auch im industriellen Maßstab, untersucht. Die verschiedenen Oberflächen wurden anhand von Reibungsversuchen quantifiziert und es wurden sowohl statische als auch kinetische Reibungskoeffizienten ermittelt. Es zeigte sich, dass Oberflächen mit gleichmäßiger, ebener Strukturierung, zu bevorzugen sind gegenüber Oberflächen mit starker, punktueller Strukturierung. Anhand von Verbindungsversuchen wurden zunächst zielführende Oberflächenbearbeitungen identifiziert. Mit diesen Oberflächen wurden daraufhin weitere Verbindungsversuche durchgeführt, um das Verhalten von geneigten Schrauben und erhöhter Reibung in der Scherfuge zu erforschen. So konnten zum einen Gruppeneffekte wie Blockscherversagen untersucht und ausgeschlossen werden und neuartige Versagensfälle, wie Querdruckversagen unter den Verbinderplatten, aufgezeigt werden. Tragfähigkeitssteigerungen von bis zu 43% und Steifigkeitssteigerungen von bis zu 29% konnten aufgrund erhöhter Reibung in der Scherfuge ermittelt werden. ... mehrMit einem analytischen Rechenmodell konnte die Tragfähigkeit der Verbindung gut bestimmt werden und die Auswertung der Ergebnisse zeigte, dass der statische Reibbeiwert sowohl die mittlere Tragfähigkeit als auch die charakteristische Tragfähigkeit gut bestimmt. Dauerstandversuche zur Ermittlung des Langzeitverhaltens von Verbindungen mit geneigten Schrauben und erhöhter Reibung in der Scherfuge zeigten, dass die Reibung auch nach längerem Zeitraum noch aktiviert wird und sich beim Lastabtrag beteiligt.