Bestimmung und Modellierung der dynamischen Werkstoffcharakteristik für FE-Crashsimulationen

Kurzbeschreibung:

 

Das Ziel des DFG Projekt ist die dynamische Werkstoffcharakteristik f ü r die FE-Crashsimulation zu ermitteln und zu modellieren. Die Fließkurven, Instabilitätsbeginn und das Verhalten bis zum Bruch von drei verschiedenen Stahlwerkstoffen im Dehnratenbereich von 10^-4- 10^3 1 /s  werden systematisch unter mehrachsigen Spannungszuständen untersucht. Bei den zu untersuchenden Stählen handelt es sich um mikrolegierte (H340), Dualphasen- (DP1000) und Mehrphasen-Stähle mit deformationsinduzierter Phasenumwandlung (TRIP700), welche unterschiedliche Gefüge und Verformungsmechanismen aufweisen. Zusätzlich werden die Fließfläche und die Fläche für die Versagensgrenzen unter Berücksichtigung des Einflusses der Deformation und der Dehnrate bestimmt.

Um die mechanischen Materialeigenschaften unter Hochgeschwindigkeitsbelastung genau zu bestimmen, werden High-Speed Zugproben (GEN III-Probe) und ein entsprechendes schwingungsfreies Kraftmessverfahren entwickelt, um den ‘‘system ringing‘‘ Effekt zu reduzieren. In diesem Zusammenhang wird zusätzlich ein physikalisches Modell entwickelt, um das Prinzip der schwingungsfreien Kraftmessung durch Analyse der Spannungswellenausbreitung durch die Proben und das Maschinensystem zu beschreiben. Im Rahmen des Projekts werden außerdem noch weitere Bruchproben mit unterschiedlichen Spannungszuständen gemäß den physikalischen Modellen für GEN III-Proben entworfen. Darüber hinaus wird ein lokales Dehnraten-Steuersystem entwickelt, welches die Prüfmaschine (Zwick Z100) und ein DIC (GOM Aramis) verbindet, um die Fließkurven und die Versagensgrenzen bei konstanter lokaler Dehnrate zu ermitteln.

Nach exakter Bestimmung der Werkstoffcharakteristiken, werden die Modellparameter verschiedener Versagensmodelle wie GISSMO und MBW kalibriert. Crashtests mit axialen Crashprofilen und Dreipunktbiegeprofilen werden durchgeführt und die Ergebnisse mit den unterschiedlichen Versagensmodellen verglichen und ausgewertet.

 

Für eine genauere FE-Crashsimulation wird ein "user-defined material model" (UMAT) entwickelt, das den komplexen Einfluss von Deformation, Dehnrate und Temperatur berücksichtigt.

 

 

 

Zusammenfassung FLB Projektziele:

• Ermittlung der Fließkurven und Versagengrenze bei konstanter Dehnrate
• Modelle zur Beschreibung des Wirkprinzips der Gen III Probe
• Dynamische Versuche unter mehrachsigen Spannungszuständen und Bestimmung der Versagensgrenze
• Temperatureffekt und adiabatische Temperaturmessung
• Materialcharakteristik für drei Stähle
• Entwicklung eines UMAT und Crashberechnung

   

Fördergeldgeber: 

 

Projektlaufzeit: 01.07.2018 - 30.06.2021

 

Ansprechpartner: Chongyang Zeng, Mail: chongyang.zeng@uni-siegen.de, Tel.: +49 271 740-3922