Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ermittlung des Werkstoffverhaltens und des Beschichtungseinflusses durch ...

15.08.2007
... rechnerische Methoden zur Verkürzung der Entwicklungszeiten im Fahrzeugbau mit Stahl

Kürzere Entwicklungszeiten und steigende Variantenvielfalt in der Automobilindustrie führen zunehmend zu virtuellen Prototypen. Diese werden für die Crashberechnung und Lebensdauerabschätzung sowie der Herstellbarkeitsanalyse eingesetzt.

Die hierfür notwendige Datenbasis sowie das Verständnis der Verformungs- und Versagensmechanismen fließen in die Simulation ein. Ermittelt wurde in diesem Forschungsvorhaben das mechanische Werkstoffverhalten von feuerverzinkten Stahl-Feinblechen, wie sie in der Automobilindustrie eingesetzt werden.

In diesem Gemeinschaftsvorhaben der FOSTA-Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. haben unter Koordination des Stahlinstituts VDEh das Institut für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen (IEHK), Aachen, das Lehr- und Forschungsgebiet Werkstoffkunde der RWTH Aachen (LFW), Aachen, die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Berlin, das Fraunhofer Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF), Darmstadt, das Institut für Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit der TU Clausthal (IMAB) sowie Unternehmen ARCELOR Bremen GmbH, Bremen, die Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH, Salzgitter, die ThyssenKrupp Steel AG, Duisburg, und die voestalpine Stahl GmbH, Linz, zusammengearbeitet. Die finanzielle Förderung erfolgte durch die Stiftung Stahlanwendungsforschung, Essen , sowie mit Mitteln der Adam Opel AG, der Audi AG, der BMW AG, der DaimlerChrysler AG, der Wilhelm Karmann GmbH, der Ford Werke GmbH, der Dr.-Ing. h. c. F. Porsche AG und der Volkswagen AG.

Zur Erweiterung der bestehenden Datenbasis aus einem Vorgängerprojekt, in dem unbeschichtete bzw. elektrolytisch beschichtete Feinblechen betrachtet worden sind, wurde in diesem Projekt das mechanische Werkstoffverhalten von feuerverzinkten Stahl-Feinblechen untersucht.

Bei der Ermittlung der elastisch-plastischen Kennwerte im Zugversuch wurde der E-Modul für den Anlieferungszustand, vorverformt sowie vorverformt und wärmebehandelt ermittelt. Anhand der Richtungsabhängigkeit der E-Moduln konnten Werkstofffamilien für die einzelnen Stahlsorten gebildet werden. Die Richtungsabhängigkeit der E-Moduln bleibt mit der Vorverformung erhalten. Nach einer anschließenden Wärmebehandlung, wie sie beim Lackeinbrennen erfolgt, wird der E-Modul des Ausgangszustandes unabhängig vom Reckgrad annähernd wieder erreicht.

Für die numerische Beschreibung des Verfestigungsverhaltens wurden Fließkurven und Breitenänderungskurven bei unterschiedlichen Prüfrichtungen und Prüftemperaturen aufgenommen. Das Niveau der Spannungs-Dehnungs-Kurve fällt mit zunehmender Prüftemperatur ab.

Zur Charakterisierung der Dehnratenabhängigkeit wurden dynamische Zugversuche bei unterschiedlichen Dehnraten und Temperaturen durchgeführt. Um die experimentelle Basis für die Modellierung zu erstellen wurden jeweils die Kennwerte sowie die Fließkurven ermittelt.

Frühzeitig auftretende Einschnürungen im Zugversuch erlauben die Bestimmung von Fließkurven nur bis zur Gleichmaßdehnung. Bei höherfesten mehrphasigen Stählen treten jedoch werkstoffkundliche Besonderheiten auf, die eine Ergänzung erfordern. Daher wurde eine Messeinrichtung für den hydraulischen Tiefungsversuch entwickelt, die eine Fließkurvenaufnahme bis zum Werkstoffversagen und eine praxisnahe Prüfung unter mehrachsigen Spannungszuständen ermöglicht.

Bei der Aufnahme der Grenzformänderungsschaubilder zeigte die Auswertemethode einen äußerst großen Einfluss auf das ermittelte Formänderungsniveau. Die Auswertung paralleler Linienschnitte (ISO-Entwurf) wurde mit einer einfachen Messung der maximalen Formänderung des letzten Bildes vor Riss- bzw. Einschnürungsbeginn verglichen. Im Bereich des einachsigen Zugs liefern beide Verfahren ähnliche Formänderungen, im Gegensatz zum plane-strain Bereich, wo deutliche Abweichungen zwischen beiden Verfahren auftreten.

Zyklische Werkstoffkennwerte dienen zur Bewertung der Lebensdauer von Feinblechstrukturen bei schwingender Beanspruchung auf der Basis von lokalen Dehnungen aus FEM-Rechnungen. Rechnerische Näherungslösungen ermöglichen die Abschätzung der zyklischen Kennwerte aus Daten eines Zugversuchs und ein experimentelles Kurzverfahren ermöglicht dies in kürzester Zeit. Aufgrund der durchgeführten Arbeiten stehen für viele Werkstoffe bzw. Werkstoffgruppen die zyklischen Werkstoffkennwerte zur Verfügung bzw. können einfach abgeschätzt werden.

Aufbauend auf den experimentellen Untersuchungen wurde ein Materialgesetz zur Beschreibung der Fließkurven der untersuchten Werkstoffe bei verschiedenen Temperaturen in einem weiten Dehngeschwindigkeitsbereich entwickelt. Zur Reduzierung der Parameterzahl der Materialbeschreibung wurden die untersuchten Werkstoffe zu Familien gruppiert und innerhalb dieser Korrelationen ermittelt. Der Übergangsbereich vom isothermen zum adiabatischen Materialverhalten wurde lokalisiert und die Abhängigkeit des in Wärme umgewandelten Anteils der Verformungsarbeit von der Dehnrate beschrieben.

In einem Nachfolgeprojekt soll anhand weiterer Stahlsorten die Verifizierung sowie die Grenzen des entwickelten Materialgesetzes überprüft bzw. bestimmt werden.

Der Forschungsbericht kann bei der Verlag und Vertriebsgesellschaft per Fax (+49 (0)211 67 07 129)bestellt werden umfasst 142 Seiten und enthält 80 Abbildungen/Tabellen. Schutzgebühr: € 36,00 inkl. MWSt. zzgl. Versandkosten, ISBN 3-937567-48-8.

Rainer Salomon | idw
Weitere Informationen:
http://www.stahlforschung.de

Weitere Berichte zu: Betriebsfestigkeit Fließkurve Werkstoffverhalten

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Automotive:

nachricht Mobilität von Morgen: Wie wir uns in Zukunft von A nach B bewegen
07.09.2017 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT

nachricht Verbesserte Leistung dank halbiertem Gewicht
24.07.2017 | Technische Universität Chemnitz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Automotive >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die schnellste lichtgetriebene Stromquelle der Welt

Die Stromregelung ist eine der wichtigsten Komponenten moderner Elektronik, denn über schnell angesteuerte Elektronenströme werden Daten und Signale übertragen. Die Ansprüche an die Schnelligkeit der Datenübertragung wachsen dabei beständig. In eine ganz neue Dimension der schnellen Stromregelung sind nun Wissenschaftler der Lehrstühle für Laserphysik und Angewandte Physik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) vorgedrungen. Ihnen ist es gelungen, im „Wundermaterial“ Graphen Elektronenströme innerhalb von einer Femtosekunde in die gewünschte Richtung zu lenken – eine Femtosekunde entspricht dabei dem millionsten Teil einer milliardstel Sekunde.

Der Trick: die Elektronen werden von einer einzigen Schwingung eines Lichtpulses angetrieben. Damit können sie den Vorgang um mehr als das Tausendfache im...

Im Focus: The fastest light-driven current source

Controlling electronic current is essential to modern electronics, as data and signals are transferred by streams of electrons which are controlled at high speed. Demands on transmission speeds are also increasing as technology develops. Scientists from the Chair of Laser Physics and the Chair of Applied Physics at Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) have succeeded in switching on a current with a desired direction in graphene using a single laser pulse within a femtosecond ¬¬ – a femtosecond corresponds to the millionth part of a billionth of a second. This is more than a thousand times faster compared to the most efficient transistors today.

Graphene is up to the job

Im Focus: LaserTAB: Effizientere und präzisere Kontakte dank Roboter-Kollaboration

Auf der diesjährigen productronica in München stellt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT das Laser-Based Tape-Automated Bonding, kurz LaserTAB, vor: Die Aachener Experten zeigen, wie sich dank neuer Optik und Roboter-Unterstützung Batteriezellen und Leistungselektronik effizienter und präziser als bisher lasermikroschweißen lassen.

Auf eine geschickte Kombination von Roboter-Einsatz, Laserscanner mit selbstentwickelter neuer Optik und Prozessüberwachung setzt das Fraunhofer ILT aus Aachen.

Im Focus: LaserTAB: More efficient and precise contacts thanks to human-robot collaboration

At the productronica trade fair in Munich this November, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be presenting Laser-Based Tape-Automated Bonding, LaserTAB for short. The experts from Aachen will be demonstrating how new battery cells and power electronics can be micro-welded more efficiently and precisely than ever before thanks to new optics and robot support.

Fraunhofer ILT from Aachen relies on a clever combination of robotics and a laser scanner with new optics as well as process monitoring, which it has developed...

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Im Spannungsfeld von Biologie und Modellierung

26.09.2017 | Veranstaltungen

Archaeopteryx, Klimawandel und Zugvögel: Deutsche Ornithologen-Gesellschaft tagt an der Uni Halle

26.09.2017 | Veranstaltungen

Unsere Arbeitswelt von morgen – Polarisierendes Thema beim 7. Unternehmertag der HNEE

26.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Europas erste Testumgebung für selbstfahrende Züge entsteht im Burgenland

26.09.2017 | Verkehr Logistik

Nerven steuern die Bakterienbesiedlung des Körpers

26.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Mit künstlicher Intelligenz zum chemischen Fingerabdruck

26.09.2017 | Biowissenschaften Chemie