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Dezember 2014
Kirsten Dahmen
Numerische Fließkurvenmodellierung von Feinblechstählen unter besonderer Berücksichtigung von Dehnrate, Temperatur und Phasenzusammensetzung
Im Zuge von immer weiter verkürzten Entwicklungszeiten von neuen Modellen und Plattformen im Automobilbau steigt der Bedarf an zuverlässigen FEM-Simulationen und damit an realitätsnahen Kennwerten. Ziel dabei ist es, die Herstellbarkeit und Belastbarkeit der entwickelten Konstruktionen zu validieren.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die numerische Fließkurvenmodellierung von Feinblechstählen unter besonderer Berücksichtigung von Dehnrate, Temperatur und der Kombination von beidem. Dazu werden exemplarisch vier unterschiedliche Werkstoffe (ein IF-Stahl, ein mikrolegierter Stahl, ein TRIP-Stahl und ein Edelstahl) mit zunehmend komplexerer Mikrostruktur analysiert. Es werden gängige empirische wie mikrostrukturbasierte Modelle näher betrachtet. Des Weiteren erfolgt eine Modellerweiterung, um die verformungsinduzierte Martensitumwandlung, bedingt durch den TRIP-Effekt, einzubauen. Als experimentelle Basis dienen isotherme quasistatische Zugversuche in einem Temperaturbereich von -40 °C bis 120 °C, dynamische Zugversuche unter Variation der Dehnrate (0.01, 0.1, 1, 10, 100 und 250 s-1) und Temperatur (-40 °C, RT und 100 °C), Dehnratenwechselversuche wie auch hydraulische Tiefungsversuche (Bulgetests). Die zu erwartende adiabatische Probenerwärmung, vor allem bei höheren Prüfgeschwindigkeiten, wird mithilfe einer Hochgeschwindigkeitsthermografiekamera detektiert.
Die durchgeführten Experimente haben gezeigt, dass der TRIP-Effekt eine deutlich ausgeprägtere Abhängigkeit von der Temperatur als von der Dehnrate aufweist. Dies wird durch anschließende magnetische Messungen und Restaustenitmessungen unterstützt. Als Ursache hierfür ist die zusätzliche Probenerwärmung durch die Austenitumwandlung anzunehmen.
Ziel dieser Arbeit ist es, einen geeigneten Parametersatz zu finden.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die numerische Fließkurvenmodellierung von Feinblechstählen unter besonderer Berücksichtigung von Dehnrate, Temperatur und der Kombination von beidem. Dazu werden exemplarisch vier unterschiedliche Werkstoffe (ein IF-Stahl, ein mikrolegierter Stahl, ein TRIP-Stahl und ein Edelstahl) mit zunehmend komplexerer Mikrostruktur analysiert. Es werden gängige empirische wie mikrostrukturbasierte Modelle näher betrachtet. Des Weiteren erfolgt eine Modellerweiterung, um die verformungsinduzierte Martensitumwandlung, bedingt durch den TRIP-Effekt, einzubauen. Als experimentelle Basis dienen isotherme quasistatische Zugversuche in einem Temperaturbereich von -40 °C bis 120 °C, dynamische Zugversuche unter Variation der Dehnrate (0.01, 0.1, 1, 10, 100 und 250 s-1) und Temperatur (-40 °C, RT und 100 °C), Dehnratenwechselversuche wie auch hydraulische Tiefungsversuche (Bulgetests). Die zu erwartende adiabatische Probenerwärmung, vor allem bei höheren Prüfgeschwindigkeiten, wird mithilfe einer Hochgeschwindigkeitsthermografiekamera detektiert.
Die durchgeführten Experimente haben gezeigt, dass der TRIP-Effekt eine deutlich ausgeprägtere Abhängigkeit von der Temperatur als von der Dehnrate aufweist. Dies wird durch anschließende magnetische Messungen und Restaustenitmessungen unterstützt. Als Ursache hierfür ist die zusätzliche Probenerwärmung durch die Austenitumwandlung anzunehmen.
Ziel dieser Arbeit ist es, einen geeigneten Parametersatz zu finden.
Schlagwörter: Fließkurvenmodellierung; Eisenhüttenkunde; Feinblechstähle
Berichte aus dem Institut für Eisenhüttenkunde
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. W. Bleck, Prof. Dr.-Ing. U. Krupp, Prof. Dr.-Ing. S. Münstermann und Prof. Dr.-Ing. D. Senk, Aachen
Band 2014,10
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Am Langen Graben 15a
52353 Düren
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