TR73

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C4 - Mikrostrukturanalyse - FEA



Analyse der belastungspfadabhängigen Schädigungs- und Mikrostrukturentwicklung zur numerischen Auslegung von Blech-Massiv-Umformprozessen

Projektstatus: laufend

Letztes Update: 15.02.2017



Mitglieder


Das Ziel dieses Teilprojekts besteht in der numerischen Versagensvorhersage für Blech-Massivumformvorgänge auf Basis gekoppelter Schädigungsmodelle, die durch werkstoffwissenschaftliche Mikrostrukturanalysen physikalisch motiviert und abgesichert sind. Dies dient dazu, die verbleibende Umformbarkeit bei der Nutzung und sichere Prozessfenster für komplexe mehrschrittige Blechmassivumformprozesse vorherzusagen. Hieraus ergeben sich die Teilziele einer Charakterisierung und Modellierung der anisotropen Verfestigung, Charakterisierung und Modellierung der Dehnratenabhängigkeit sowie Bestimmung des lokalen Steifigkeitsverlusts am Bauteil.

Die in der ersten und zweiten Phase entwickelten Materialmodelle für kinematische Verfestigung sollen modifiziert werden, um die bei Lastumkehr und komplexeren Lastpfadwechseln in DC04 und DP600 auftretenden Verfestigungsphänomene wie Querverfestigung und Verfestigungsstagnation abzubilden. Diese weiterentwickelten Modelle werden von TP A4 genutzt, um Prozessrouten der BMU so auszulegen, dass sich eine ortsabhängige gewünschte Verfestigung einstellt. Das anisotrope Verfestigungsmodell wird mit einem duktilen Versagenskriterium kombiniert, um den Einfluss der belastungspfadabhängigen Verfestigung und Porenentwicklung auf das Versagen zu berücksichtigen.

Das dehnratenabhängige Verfestigungs- und Versagensverhalten der Werkstoffe DC04 und DP600 soll im Dehnratenbereich von 0.001 1/s bis 500 1/s experimentell erfasst werde. Darauf aufbauend sollen die entwickelten Schädigungsmodelle nach Gurson bzw. Lemaitre um eine Dehnratenabhängigkeit erweitert werden, um das dehnratenabhängige Schädigungsverhalten sowohl bei der Fertigung als auch bei der Nutzung von BMU-Bauteilen vorherzusagen. Bei der Formulierung der Modelle soll der im REM zu beobachtende Einfluss erhöhter Dehnraten auf die Porenentwicklung berücksichtigt werden.

Um Vorschädigungen infolge von Prozessen der Blechmassivumformung bzw. Schädigungen bei schlagartiger dynamischer Belastung in der Phase der Bauteilnutzung zu charakterisieren, soll die in der zweiten Phase qualifizierte Resonanzmethode an verringerte Werkstoffvolumina angepasst werden, um bei geringen Messzeiten die Schädigungen auf der Makroebene in definierten Bauteilbereichen bestimmen zu können.

 C4-Projektbeschreibung


Arbeitskreise


Veröffentlichungen

    2017

    • Gerstein, G.; Besserer, H.; Nürnberger, F.; Barrales-Mora, L. A.; Shvindlerman, L. S.; Estrin, Y.; Maier, H.: Formation and growth of voids in dual-phase steel at microscale and nanoscale levels. In: Journal of Materials Science, 52(2017)8, S. 4234-4243
    • Gerstein, G.; Clausmeyer, T.; Gutknecht, F.; Tekkaya, A.; Nürnberger, F.: Analysis of dislocation structures in ferritic and dual phase steels regarding continuous and discontinuous loading paths146(2017), veröffentlicht