Das anisotrope mechanische Verhalten von Blechwerkstoffen wurden mit der Finiten Elemente Methode auf Basis von Mikrostrukturmodellen kombiniert mit der Kristallplastizität untersucht. Die Vorgehensweise wurde erfolgreich für drei einphasige Werkstoffe angewendet: zwei ferritische Stähle DC04 und DX56 sowie die Aluminiumlegierung AA6014. Es konnten technisch relevante Kennwerte, wie E-Modul, Fließspannung und r-Werte in guter Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen berechnet werden. Darüber hinaus wurde die experimentelle Datenbasis um Informationen über die Form des Fließorts erweitert. Für den Stahl DC04 wurde basierend auf diesen Ergebnissen das phänomenologische Materialmodell nach Hill 48 ausgewählt und dessen Modellparameter bestimmt. Das Materialmodell wurde mit einem effizienten Spannungsalgorithmus implementiert, bei dem das Gleichungssystem auf die Lösung einer nichtlinearen Gleichung mit einer Unbekannten reduziert werden konnte. Bei der Anwendung des Modells in der Tiefziehsimulation zylindrischer Näpfchen, konnte eine gute Übereinstimmung der vorhergesagten Stempelkraft und des Zipfelprofils mit Messergebnissen gezeigt werden.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Die virtuelle Kennwertermittlung erlaubt es, für geeignete Blechwerkstoffe eine sehr große Anzahl an verschiedenen Fließortmodellen und Anpassungsvarianten mit beliebigen Belastungszuständen abzubilden, um die richtungsabhängigen Eigenschaften der Werkstoffe mit hoher Genauigkeit zu beschreiben.
Diese Methode ergänzt die klassische Werkstoffcharakterisierung oder kann als Alternative für komplexe Versuche herangezogen werden. Die Daten ermöglichen eine sehr genaue Fließortanpassung, was für die Simulation von kritischen Umformprozessen, z.B. nahe an den Umformgrenzen, von Bedeutung ist.
Es werden auch Belastungszustände außerhalb der Blechebene untersucht und Daten für komplexere 3D-Materialmodelle ermittelt.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Das anisotrope mechanische Verhalten von Blechwerkstoffen wurden mit der Finiten Elemente Methode auf Basis von Mikrostrukturmodellen kombiniert mit der Kristallplastizität untersucht. Die Vorgehensweise wurde erfolgreich für drei einphasige Werkstoffe angewendet: zwei ferritische Stähle DC04 und DX56 sowie die Aluminiumlegierung AA6014. Es konnten technisch relevante Kennwerte, wie E-Modul, Fließspannung und r-Werte in guter Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen berechnet werden. Darüber hinaus wurde die experimentelle Datenbasis um Informationen über die Form des Fließorts erweitert. Für den Stahl DC04 wurde basierend auf diesen Ergebnissen das phänomenologische Materialmodell nach Hill 48 ausgewählt und dessen Modellparameter bestimmt. Das Materialmodell wurde mit einem effizienten Spannungsalgorithmus implementiert, bei dem das Gleichungssystem auf die Lösung einer nichtlinearen Gleichung mit einer Unbekannten reduziert werden konnte. Bei der Anwendung des Modells in der Tiefziehsimulation zylindrischer Näpfchen, konnte eine gute Übereinstimmung der vorhergesagten Stempelkraft und des Zipfelprofils mit Messergebnissen gezeigt werden.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Zur Beschreibung des plastischen Werkstoffverhaltens ist neben der Werkstoffverfestigung die Wahl und Anpassung des Fließortmodells von zentraler Bedeutung.
Es werden drei Werkstoffe betrachtet, die sich hinsichtlich der Komplexität ihrer Mikrostruktur deutlich unterscheiden: Ein Aluminium-Werkstoff AA6014 (Ac-170PX), ein weicher Tiefziehstahl DX56 sowie ein Dualphasenstahl HCT780XD.
Mit Hilfe von Kristallplastizitätsmodellen wird das Werkstoffverhalten auf Mikrostrukturebene ortsaufgelöst abgebildet und damit das makroskopische Werkstoffverhalten für beliebige Belastungszustände aus den Mikrostruktur-Simulationsmodellen vorhersagbar. Mit der Methode der „virtuellen Kennwertermittlung“ werden Belastungszustände untersucht, die experimentell zu aufwändig oder gar nicht realisierbar sind.
Das Anwendungspotential besteht darin, komplexe und anisotrope Werkstoffmodelle für die Simulation von Blechumformprozessen genauer anzupassen.
Aktualisiert: 2019-10-09
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