Suttner, Sebastian

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• Beitrag zu einer effizienten FE-basierten Auslegung von Magnesiumblechbauteilen

• Beitrag zu einer effizienten FE-basierten Auslegung von Magnesiumblechbauteilen

  
  (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
  Abstract

  Leichtbau ist für die Automobilhersteller eine bekannte Maßnahme zur Reduzierung des Gesamtgewichts der Fahrzeuge und zur Senkung des Kraftstoffverbrauches sowie der Treibhausgasemissionen. Zu Erfüllung dieser Anforderungen kommen serienmäßig Aluminiumlegierungen sowie hoch- und höchstfeste Stähle in modernen Fahrzeugkarosserien zum Einsatz. Magnesium konnte sich jedoch bislang, trotz seiner geringen Dichte, nicht durchsetzen. Ein Grund dafür ist die fehlende umformtechnische Erfahrung, welche auf die mangelnde Modellierbarkeit des Werkstoffverhaltens durch die Finite-Elemente-Methode zurückzuführen ist. Diesbezüglich macht sich sowohl die begrenzte Verfügbarkeit an geeigneten Materialmodellen, als auch deren Implementierung in kommerziellen FE-Programmen bemerkbar. Um diesem Defizit entgegenzuwirken, setzt sich dieses Forschungsvorhaben mit der Implementierung und darauf folgend mit der Weiterentwicklung eines geeigneten Materialmodels für Magnesiumblechwerkstoffe auseinander. Das nach Li et al. (2010) entwickelte konstitutive Materialmodell für Magnesiumblechwerkstoffe, genannt TWINLAW, wird in das kommerzielle FE-Programm ABAQUS/Standard mittels der UMAT Subroutine implementiert. Für eine verbesserte Beschreibung der Anisotropie wird das Modell in seiner Ursprungsform durch das Ersetzen der zugrundeliegenden isotropen Fließfläche mit einer anisotropen Fließfläche erweitert. Zusätzlich zu der aufwendigen Implementierung des nur allgemein beschriebenen bestehenden Modells stellt dessen Weiterentwicklung eine anspruchsvolle Aufgabe dar. Es soll nicht nur die komplexe Formulierung eines fortgeschrittenen Fließkriteriums numerisch behandelt werden, sondern auch das gesamte Modell überarbeitet werden. Es ist unter anderem zu erwarten, dass auf Grund der Komplexität der neuen Fließfläche das Integrationsverfahren mit neuen Algorithmen ersetzt werden muss. Anders als bei Li et al. (2010) wird dieses neu entstandene Materialmodell isotherm bei erhöhten Temperaturen getestet. Diese Validierung für einen für umformtechnische Anwendungen relevanten Temperaturbereich wird durch die am LFT entwickelten Prüfmethoden sowie deren Weiterentwicklungen erfolgen.
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• Charakterisierung und Bewertung von Fließorten und Folgefließorten unter Betrachtung der isotrop-kinematischen Verfestigung

  
  (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
  Abstract

  Bei dem Einsatz der numerischen Analyse von Umformprozessen ist der Einfluss des verwendeten Materialmodells von grundlegender Bedeutung. Bei der Berechnung spielen bezüglich der Genauigkeit sowohl das gewählte Fließgesetz als auch seine Entwicklung als Funktion des Umformgrades eine wesentliche Rolle. Besonders im Fall von nichtlinearen Formänderungspfaden gewinnt der kinematische Anteil der Verfestigung an Bedeutung bezüglich der Form des Folgefließortes. Im Rahmen dieses Antrages soll speziell das isotrop-kinematische Verfestigungsverhalten Im Fokus der experimentellen und analytischen Untersuchungen stehen und verschiedene Ansätze von Verfestigungsmodellen wissenschaftlich analysiert und bewertet werden. Durch Erweiterung und Ausbau des Prüfstands zur Ermittlung des Fließbeginns sollen Kreuzzugversuche durchgeführt werden, um definiert nichtlineare Belastungszustände für die Ermittlung von Folgefließortkurven einstellen zu können. Außerdem soll durch Versuche mit Wechselbelastung der Bauschinger-Koeffizient bestimmt werden, der für eine kinematische Modellierung des Verfestigungsverhaltens entscheidend ist. Diese experimentell ermittelten Daten sollen mit den implementierten istotrop-kinematischen Fließortmodellen bewertet und qualifiziert werden. Als Ergebnis soll eine Prüfmethodik entwickelt werden, die eine bestmögliche Modellierung bei gleichzeitig minimalem experimentellen Aufwand ermöglicht.
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Veröffentlichungen