Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg



Identifikation und Modellierung der Werkstoffcharakteristik für die Finite-Element-Analyse von Blechumformprozessen - Phase II



Projektstatus: abgeschlossen

Mitarbeiter


TP2: Charakterisierung und Bewertung von Fließorten und Folgefließorten unter Betrachtung der isotrop-kinematischen Verfestigung (abgeschlossen)

 

TP6: Verifikation und Validierung der Folgefließortmodellierung an praxisnahen Tiefziehbauteilen

Im Zuge der voranschreitenden Forderung nach einem reduzierten Energie- und Ressourcenverbrauch ist eine konsequente Verbesserung der Herstellungsprozesse, die Analyse neuer Werkstoffe, sowie die Anwendung numerischer Simulationsverfahren unumgänglich. Gerade unter dem Aspekt des Leichtbaupotentials spielt der Einsatz neuer Werkstoffe vor allem in der Automobil- und Luftfahrtindustrie eine entscheidende Rolle. Um diesem Anspruch gerecht zu werden, ist eine exakte Beschreibung des Materialverhaltens während des Umformprozesses nötig. Für die Vorhersage des Rückfederungsverhaltens bei der Blechumformung werden heutzutage Finite-Element-Analyse Programme eingesetzt. Das Ziel dieser numerischen Beschreibung des Umformvorgangs ist eine reproduzierbare Prognose des Bauteilverhaltens für den realen Formgebungsprozess. Die Qualität der Ergebnisse dieser numerischen Simulationen hängt zum größten Teil von den Eingangsparametern ab. Dabei wird meistens als vereinfachende Darstellung eine rein isotrope Verfestigung des Materials angenommen. Vor allem bei großen Umformgraden kann ein richtungs- und dehnratenabhängiges Verfestigungsverhalten beobachtet werden. Diese kinematische Komponente der Verfestigung ist für eine exakte Abbildung des realen Prozesses im Simulationsmodell entscheidend. Durch das Außerachtlassen dieses Effekts können signifikante Fehler im berechneten Spannungszustand entstehen, welche zu einer Verfälschung der Rückfederungsvorhersage führen können.

Das übergeordnete Ziel dieses grundlagenorientierten Forschungsvorhabens, welches von Wissenschaftlern an universitären und industriellen Forschungsstellen bearbeitet werden soll, ist die Ermittlung und Beschreibung des Werkstoffverhaltens, der Identifikation der benötigten theoretischen Modelle sowie der darin enthaltenen Parameter, um die existierenden Möglichkeiten der Prozessanalyse und der Methodenplanung unter Zuhilfenahme der Finite-Elemente-Analyse (FEA) zu verbessern. Zur Erreichung des Ziels wird auf den Grundlagenuntersuchungen der ersten Phase aufgebaut. Der Fokus dieser zweiten Phase liegt auf der Beschreibung des isotrop-kinematischen Verfestigungsverhaltens, insbesondere auf der Charakterisierung des Bauschingereffekts. Die Qualifizierung neuer Versuchsaufbauten zur Untersuchung erweiterter Werkstoffkenndaten soll neben den zugehörigen theoretischen Grundlagen als Basis für die Entwicklung schematischer Auswertestrategien zur Identifikation von Werkstoffmodellen und -parameter dienen. Kern des Vorhabens ist eine signifikante Steigerung der Ergebnisqualität von komplexen Umformprozessen mittels der Finite-Elemente-Methode (FEM) durch eine verbesserte Modellbildung.

 

2014-LFT-PAK250-HP-SUT 


Veröffentlichungen

    2015

    • Suttner, S.; Merklein, M.:
      Influence of stress relaxation after uniaxial pre-straining on subsequent plastic yielding in the uniaxial tensile test of sheet metal.
      Key Eng. Mater. 639(2015), S. 377-384

    • Suttner, S.; Merklein, M.:
      Characterization of the shear stress state under non-proportional strain paths realized by biaxial stretching in the Marciniak Test.
      Materials Today: Proceedings 2S(2015), S. S98-S106

    2014

    • Yin, Q.; Zillmann, B.; Suttner, S.; Gerstein, G.; Biasutti, M.; Tekkaya, A. E.; Wagner, M. F.-X.; Merklein, M.; Schaper, M.; Halle, T.:
      An experimental and numerical investigation of different shear test configurations for sheet metal characterization.
      Int. J. Solids Struct. 51(2014)5, S. 1066-1074

    • Merklein, M.; Suttner, S.; Schaub, A.:
      Experimental investigation of Ti-6Al-4V with a biaxial tensile test setup at elevated temperature.
      Key Eng. Mater. 622-623 (2014), S. 273-278

    • Suttner, S.; Merklein, M.:
      Characterization of the Bauschinger effect and identification of the kinematic Chaboche model by tension-compression tests and cyclic shear tests.
      In: Sfar, H.; Maillard, A. (Hrsg.): Proc. International Deep Drawing Research Group Conf. IDDRG 2014, France, 2014, S. 125-130

    • Merklein, M.; Suttner, S.; Brosius, A.:
      Characterisation of kinematic hardening and yield surface evolution from uniaxial to biaxial tension with continuous strain path change.
      CIRP Annals - Manufacturing Technology 63(2014)1, S. 297-300

    • Suttner, S.; Rosenschon, M.; Merklein, M.:
      Methodik zur Parameteridentifikation des kinematischen Verfestigungsmodells nach Chaboche und Rousselier.
      In: W. Grellmann, H. Frenz (Hrsg.): Tagungsband Werkstoffprüfung, DVM e.V., 2014, S. 205-210

    2013

    • Merklein, M.; Suttner, S.:
      Evolution of yield loci for aluminum alloy AA6016 and deep drawing steel DC06 under the influence of non-linear strain paths.
      Key Eng. Mater. 549(2013), S. 21-28

    • Suttner, S.; Kuppert, A.:
      Investigation of the beginning of plastic yielding and the hardening behaviour under biaxial tension.
      Adv. Mater. Res. 769(2013), S. 197-204

    • Suttner, S.; Merklein, M.:
      Experimentelle Untersuchung des zweiachsigen Spannungszustands im Kreuzzugversuch zur Identifikation von Werkstoffmodellen für die Finite-Elemente Simulation.
      In: H.-J. Christ (Hrsg.): Tagungsband Werkstoffprüfung, Stahleisen, 2013, S. 59-64

    Letztes Update: 01.04.2016