Die Vorhersage des Schädigungsverhaltens von Stählen durch Simulationen bei niedrigen Spannungsmehrachsigkeiten und hohen Dehnraten ist insbesondere bei sicherheitsrelevanten Bauteilen von Bedeutung. Aufgrund der gleichzeitig wirkenden Einflussfaktoren auf die Verfestigung und Schadensevolution ist eine simulationstechnische Vorhersage in bisherigen Schädigungsmodellen eingeschränkt darstellbar. Um Belastungsfälle bei vorherrschender niedriger Spannungsmehrachsigkeit, wie z.B. Scherbelastung, und gleichzeitig hohen Dehnraten zukünftig zu simulieren, wird in dieser Arbeit ein gekoppeltes Lode-Winkelabhängiges Schädigungsmodell mit einem empirischen Ansatz zur Beschreibung des Dehnraten- und Temperatureinflusses erweitert. Die notwendigen Parameter zur Beschreibung der Material-plastizität und des Schädigungsverhaltens wird über Tests und Simulationen verschiedener Probengeometrien über ein breites Spektrum verschiedener Spannungszustände ermittelt. Für die Implementierung der Dehnraten- und Temperaturabhängigkeit werden ergänzende Tests bei teilweise sehr hohen Dehnraten und bei niedrigen Temperaturen durchgeführt. Erfolgreiche Simulationen des Split-Hopkinson-Tensile-Bar Tests mit unterschiedlichen Kerbradien, Temperaturen und Dehnraten bestätigen, dass das hybride Schädigungsmodell bei variierenden Spannungszuständen und Dehnraten anwendbar ist. Darüber hinaus wurden alle ermittelten Materialparameter durch die Simulation von zwei Fallgewichtsversuchen validiert. Das Simulationsergebnis des Battelle Drop Weight Tear Tests (BDWTT) und des Fallgewichtsversuches einer Crashbox demonstrieren, dass eine Vorhersage der Bauteilverformung und der Materialschädigung möglich ist.
Aktualisiert: 2020-12-08
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Durch die lokale Anpassung der mechanischen Eigenschaften entsprechend ihrer Anforderungen ist bei Karosseriekomponenten eine Blechdicken- und somit Massenreduzierung bei gleichzeitig besserem Insassenschutz möglich. Zwischen den belastungsangepassten Bereichen entstehen Übergangszonen mit Eigenschaften, über deren Verformungsverhalten bisher nur begrenztes Verständnis vorliegt. Im Rahmen dieser Dissertationsarbeit wurde das Verformungsverhalten der Übergangszonen von partiell abgekühlten sowie partiell austenitisierten Strukturen bei hohen Dehnraten und mehrachsiger Beanspruchung untersucht. Unter Berücksichtigung der erzielten Ergebnisse können zukünftig mittels Bauteil- und Gesamtfahrzeugsimulationen Empfehlungen für die optimale Gestaltung von Übergangszonen zur Verbesserung des Verformungsverhaltens des gesamten Bauteils abgeleitet werden.
Aktualisiert: 2020-12-08
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