Aktualisiert: 2022-03-07
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Auslegung von rotationssymmetrischen Fließpreßwerkzeugen im Bereich elastisch-plastischen Werkstoffverhaltens
Schlüsselwort: Elastoplastizität
Auslegung von rotationssymmetrischen Fließpreßwerkzeugen im Bereich elastisch-plastischen Werkstoffverhaltens
Spannungs-Verformungsverhalten granularer Materialien am Beispiel von Berliner Sand
Die makroskopische Beschreibung des komplexen Materialverhaltens einer granularen Struktur erfordert die Berücksichtigung verschiedenster materialspezifischer Eigenschaften. Hierzu wird in der vorliegenden Arbeit ein elasto-plastisches Stoffmodell vorgestellt, basierend auf experimentellen, theoretischen und numerischen Untersuchungen. Im experimentellen Bereich ist die Durchführung von Triaxialversuchen mit geeigneten Randbedingungen zu nennen. Dabei ist die Einhaltung homogener Spannungs- und Verzerrungsfelder im Inneren der Probe zu gewährleisten. Desweiteren wird eine neue Methode zur exakten Messung von sehr kleinen Probenvolumenänderung vorgestellt. Bei der theoretischen Materialmodellierung spielt die Entwicklung eines geeigneten Elastizitätsgesetzes für Reibungsmaterialien eine zentrale Rolle. Dazu wird zuerst eine Literaturrecherche mit einer Beurteilung von vorhandenen Elastizitätsgesetzen durchgeführt. Im Anschluß daran wird ein Vorschlag für eine neue Verzerrungsenergiefunktion gemacht, deren Eigenschaften ausführlich diskutiert werden. Auf der Basis von Ergebnissen aus experimentellen Entlastungsschleifen bei Triaxialversuchen wird eine Parameteridentifikation für das vorgestellte Elastizitätsmodell durchgeführt. Aufbauend auf Vorarbeiten von Ehlers (1993) im Bereich der Plastizitätstheorie werden zur Modellierung des plastischen Deformationsverhaltens vorhandene Konstitutivgleichungen erweitert und spezialisiert. Dazu werden Evolutionsgleichungen zur Beschreibung der Materialverfestigung in Abhängigkeit der akkumulierten plastischen Arbeit eingeführt. Auf der Basis von triaxialen Kompressions- und Extensionsversuchen sowie von hydrostatischen Kompressionsversuchen erfolgt eine Parameteridentifikation der im Modell enthaltenen Materialparameter mit Hilfe der Formulierung von Least-Squares-Funktionalen.
Aktualisiert: 2018-01-08
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Lokalisierung fluidgesättigter poröser Festkörper bei finiten elastoplastischen Deformationen
In der vorliegenden Arbeit wurde aufbauend auf der Theorie Poröser Medien (TPM) ein Materialmodell zur Beschreibung fluidgefüllter, poröser, deformierbarer Festkörper im Bereich finiter elastoplastischer Deformationen entwickelt.
Während das Festkörperskelett als materiell inkompressibel vorausgesetzt wurde, ist das Porenfluid wahlweise kompressibel oder inkompressibel. Es wurde hierfür ein neuer Ansatz zur Beschreibung realer Fluide entwickelt, bei dem die Eigenschaften konsistent im Rahmen der Theorie Poröser Medien aus den Eigenschaften inkompressiblen und ideal kompressiblen Fluids gewonnen wurden. Zur Sicherstellung des Kompressionpunktes wurde für das elastoplastische Materialgesetz zur Beschreibung der Extraspannungen des Festkörpers die strukturelle Verfestigung entwickelt.
Aufbauend auf der Modellierung wurde eine Lokalisierungsanalyse im Rahmen der Theorie Poröser Medien durchgeführt für die Fälle einer singulären Fläche erster Ordnung bezüglich der Geschwindigkeiten und zweiter Ordnung bezüglich der Bewegungsfunktionen. Dabei konnten Lokalisierungskriterien abgeleitet werden, die dem Akkustiktensor des einphasigen Problems entsprechen, ohne den Einfluß des Fluids und seiner Eigenschaften, speziell der Kompressibilität, zu vernachlässigen.
Sowohl die Mischphasenformulierung wie auch die strukturelle Verfestigung benötigen im Rahmen der durchgeführten numerischen Implementierung keinen nennenswerten Aufwand.
Die Leistungsfähigkeit des Modells und dessen numerischer Umsetzung wurden im Rahmen der Methode der Finiten Elemente anhand von Beispielrechnungen validiert. Hierbei konnten auch grundlegende Einflüsse des Porenfluids auf die Lokalisierung der Festkörperdeformation gezeigt werden.
Aktualisiert: 2018-01-08
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Ein ratenabhängiges, elasto-plastisches Kohäsivzonenmodell zur Berechnung struktureller Klebverbindungen unter Crashbeanspruchung.
Kohäsivzonenmodelle stellen eine effiziente Methode dar, um das Verhalten einer Klebverbindung in einer numerischen Simulation wiederzugeben. In dieser Arbeit wird ein Kohäsivzonenmodell vorgestellt, welches in der Lage ist, das ratenabhängige, elasto-plastische Verhalten von Strukturklebstoffen, die unter anderem im Karosseriebau gängig eingesetzt werden, abzubilden.
Aktualisiert: 2020-10-29
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