TR73

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C2 - Materialmodell



Entwicklung eines Materialmodells für Bleche bei finiten Deformationen

Projektstatus: laufend

Letztes Update: 14.02.2019



Mitglieder


Eine Aufgabe des Teilprojekts C2 in Periode 3 besteht darin, die Ermüdungslebensdauer unter Berücksichtigung sowohl der Schadensentwicklung als auch der zyklischen Belastung vorherzusagen. Die Vorhersage der Ermüdungslebensdauer ist eines der wichtigsten Probleme im Konstruktionsdesign und der Fertigung. Die häufig verwendeten S-N-Kurven (Belastungszyklen) können entweder durch zahlreiche Versuche an Prüfmaschinen oder durch Ausführen von Computersimulationen erhalten werden. Bei Versuchen wird eine Metallprobe in die Prüfmaschine eingebracht und tausenden zyklischen Belastungen ausgesetzt, bis in der Probe ein Riss oder ein Bruch auftritt. Im Allgemeinen liegen die Zykluszahlen bei Ermüdungsversuchen mit vielen Zyklen bei bis zu 10^7. Dieser Prozess ist teuer und zeitaufwändig, da ein einzelner Test über Monate laufen kann. Daher ist ein schnelles und genaues numerisches Verfahren zur Vorhersage der Ermüdungslebensdauer notwendig.

Der Bruch und das Versagen auf Makroebene sind ein akkumulierende Ergebnisse aufgrund der Rissbildung auf der Mikroebene. Das Schadensmodell sollte in der Lage sein, die Akkumulation von Schäden unter zyklischen Belastungsbedingungen zu bewerten. Um die genaue Materialantwort mit dynamischen Ladezyklen zu erfassen, werden sowohl die Extended Finite Element (XFEM) Methode verwendet als auch ein gradientenverstärktes Schadensmodell im Rahmen der numerischen Simulation untersucht. Basierend auf den Arbeiten der Periode 2 des SFB / TR73 wird eine Zeitschrittmethode eingeführt, in der die Zeit zum einem als feine Zeitskala und zum anderer als grobe Zeitskala definiert wird. Diese neue Zeitschrittmethode kann die Rechenzeit für die Ermüdungsvorhersage für hohen Zyklenanzahlen beschleunigen und gleichzeitig die Entwicklung der lokalen Zustandsvariablen sowohl im elastischen als auch im plastischen Bereich angemessen verfolgen.


Arbeitskreise


Veröffentlichungen

    2019

    • Zeller, S.; Baldrich, M.; Gerstein, G.; Nürnberger, F.; Löhnert, S.; Maier, H.; Wriggers, P.: Material models for the thermoplastic material behaviour of a dual-phase steel on a microscopic and a macroscopic length scale. In: Journal of the Mechanics and Physics of Solids https://doi.org/10.1016/j.jmps.2019.04.012, (2019), im Druck

    2018

    • Löhnert, S.: A mixed extended finite element formulation for the simulation of cracks in nearly incompressible materials.. In: Proc. Appl. Math. Mech. DOI: 10.1002/pamm.201800452, (2018), im Druck
    • Zeller, S.: Material models for the thermoplastic material behaviour of a dual-phase steel DP600 on a microscopic and a macroscopic length scale. In: Dissertation, Institut für Kontinuumsmechanik, Fakultät für Maschinenbau, Leibniz Universität Hannover (Hrsg.): (2018), veröffentlicht