Neue Methode zur Materialcharakterisierung bei hohen Dehnraten

In einem Unfallhergang werden hohe plastische Verformungen an der Karosserie innerhalb weniger Millisekunden umgesetzt. Dabei treten Dehnraten von bis zu 1000 1/s auf. Die Materialeigenschaften unter derartigen kurzzeitdynamischen Lastfällen unterscheiden sich stark im Vergleich zu denen unter quasi-statischen Gegebenheiten. Um die Materialcharakteristik in den eben genannten Lastsituationen zu ermitteln, werden Materialprüfungen unter hohen Umformgeschwindigkeiten durchgeführt. Die Messung der Materialkennwerte gestaltet sich dabei mit zunehmender Geschwindigkeit schwieriger. Es treten Oszillationen (Systemschwingungen) während des Experiments auf, die eine präzise Bestimmung der Kraft unmöglich machen.

Der Lehrstuhl für Fahrzeugleichtbau konnte das Problem vollständig Lösen. Durch eine neue entworfene Probengeometrie in Kombination mit der entwickelten Messmethode kann eine schwingungsfreie Kraftmessung bei kurzzeitdynamischen Experimenten durchgeführt werden. Das Design der Probenform hilft dabei die energetischen Anteile während des Versuchs so um zu verteilen, dass jene Spannungsfluktuationen die Messung nicht mehr beeinflussen. Jegliche Art von gängigen Manipulationen an den Messdaten bleibt mit der FLB-Methode aus.

 Veröffentlichungen:

• J. Li and X.F. Fang, " Stress wave analysis and optical force measurement of servo-hydraulic machine for high strain rate testing", Experimental Mechanics, Vol. 54 (8) p. 1497–1501, Springer US 2014
• J. Li and X.F. Fang, " On the Way to Solve the "System Ringing" Effect for Servo-Hydraulic Tensile Machine by Means of Stress Wave Analysis", 16th International Conference on Experimental Mechanics, London, June, 2014. UK.
• X.F. Fang, J. Li., "Numerical Stress Wave Analysis in LS-DYNA and Force Measurement at Strain Rates up to 1000 /s of a High Speed Tensile Machine", LS-DYNA Forum, Bamberg, Germany, Oct. 2014
• X.F. Fang und R. Grams, "Neue Entwicklungen in der Materialprüfung bei sehr hohen Dehnraten", Tagung Werkstoffprüfung 2017 - Fortschritt in Werkstoffprüfung in Forschung und Praxis, Berlin, Nov. 2017