Schlüsselwort: Schädigungsmechanik

Analyse des festigkeitsgesteuerten Tragverhaltens ungeschweißter Stahlbauteile mit Hilfe der Schädigungsmechanik

Analyse des festigkeitsgesteuerten Tragverhaltens ungeschweißter Stahlbauteile mit Hilfe der Schädigungsmechanik von Schaffrath, Simon
Das in der europäischen Stahlbaunormung verankerte Grenzzustandskonzept zielt auf eine Bemessung ab, die sich an den wirklichen Tragfähigkeiten der Konstruktion orientiert. Grundlage der Widerstandsfunktionen materialfestigkeitsorientierter Bemessungsfälle (d.h. Bruch infolge Zug oder Biegezug) des Stahlbaus unter statischer Belastung sind Experimente, in denen neben dem Last-Verformungsverhalten die Grenztraglast als integrale Größe der mechanischen Belastbarkeit erfasst wird. Die Vorhersage der mechanischen Grenzbeanspruchbarkeit folgt in der Regel vereinfachenden Ingenieurmodellen. Diese gelten jedoch grundsätzlich nur näherungsweise, da ein wirkliches Verständnis des Bruchvorgangs im Material bei Annäherung an die Grenzlast indes fehlt. So wird der Bruch meistens als "Phänomen" hingenommen, dessen Grenzlastvorhersage entweder mit der Festigkeit des Zugversuchs über einfache Ingenieurmodelle näherungsweise verknüpft oder ersatzweise auf das mit der Streckgrenze verbundene Fließkriterium zurückgeführt wird. Dies hat zum einen für den Einsatz höherfester Stähle und die Ausnutzung ihrer Leistungsmerkmale deutliche Nachteile, zum anderen werden eine Prognoseverbesserung und Streuungsreduzierung, die auf konventionellen Ingenieurmodellen basieren, sehr erschwert. Diese Probleme könnten durchaus überwunden werden, wenn realistischere Methoden zur Bestimmung der Grenzzustände entwickelt werden, insbesondere unter Einbezug der Schädigungsinitiierung und -entwicklung und der damit verbundenen Beeinflussung der tatsächlichen Duktilität maßgebender Details. Hierzu wird auf neue schädigungsmechanische Ansätze zurückgegriffen.
Aktualisiert: 2020-01-27
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Lode-Winkelabhängige Gleitbruchmodellierung bei hohen Dehnraten

Lode-Winkelabhängige Gleitbruchmodellierung bei hohen Dehnraten von Döbereiner, Benedikt Martin
Die Vorhersage des Schädigungsverhaltens von Stählen durch Simulationen bei niedrigen Spannungsmehrachsigkeiten und hohen Dehnraten ist insbesondere bei sicherheitsrelevanten Bauteilen von Bedeutung. Aufgrund der gleichzeitig wirkenden Einflussfaktoren auf die Verfestigung und Schadensevolution ist eine simulationstechnische Vorhersage in bisherigen Schädigungsmodellen eingeschränkt darstellbar. Um Belastungsfälle bei vorherrschender niedriger Spannungsmehrachsigkeit, wie z.B. Scherbelastung, und gleichzeitig hohen Dehnraten zukünftig zu simulieren, wird in dieser Arbeit ein gekoppeltes Lode-Winkelabhängiges Schädigungsmodell mit einem empirischen Ansatz zur Beschreibung des Dehnraten- und Temperatureinflusses erweitert. Die notwendigen Parameter zur Beschreibung der Material-plastizität und des Schädigungsverhaltens wird über Tests und Simulationen verschiedener Probengeometrien über ein breites Spektrum verschiedener Spannungszustände ermittelt. Für die Implementierung der Dehnraten- und Temperaturabhängigkeit werden ergänzende Tests bei teilweise sehr hohen Dehnraten und bei niedrigen Temperaturen durchgeführt. Erfolgreiche Simulationen des Split-Hopkinson-Tensile-Bar Tests mit unterschiedlichen Kerbradien, Temperaturen und Dehnraten bestätigen, dass das hybride Schädigungsmodell bei variierenden Spannungszuständen und Dehnraten anwendbar ist. Darüber hinaus wurden alle ermittelten Materialparameter durch die Simulation von zwei Fallgewichtsversuchen validiert. Das Simulationsergebnis des Battelle Drop Weight Tear Tests (BDWTT) und des Fallgewichtsversuches einer Crashbox demonstrieren, dass eine Vorhersage der Bauteilverformung und der Materialschädigung möglich ist.
Aktualisiert: 2020-12-08
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