Experimentelle Bestimmung von Kennwerten für die Umformsimulation

© Achim Käflein / Fraunhofer IWM

Bei der Simulation von Umformprozessen ist die präzise Beschreibung der Werkstoffeigenschaften eine wesentliche Voraussetzung zur Erzielung von belastbaren Simulationsergebnissen. In Abhängigkeit vom betrachteten Prozess müssen die Blechwerkstoffe hinsichtlich Verfestigung, Anisotropie, Temperatur, Dehnrate oder auch Schädigungsverhalten experimentell charakterisiert und in das Simulationsmodell übertragen werden. Am Fraunhofer IWM können folgende Versuche zur experimentellen Charakterisierung von Blechwerkstoffen durchgeführt werden:

Mechanische Untersuchungen

 

  • Durchführung von Zugversuchen entsprechend Norm
    • Ermittlung von Spannungs-Dehnungs-Kurven / Fließkurven
    • Bestimmung von r-Werten
  • Durchführung von Scherversuchen
  • Zug- und Scherversuch bei unterschiedlichen Dehnraten
  • Zyklische Zug-Druck-Versuche
  • Temperierte Zugversuche
  • Versuche bei unterschiedlicher Spannungsmehrachsigkeit
  • Thermomechanische Untersuchungen (Mehr zum Thema Thermomechanische Untersuchungen)
    • Unter Schutzgas und im Vakuum

 

 

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© Fraunhofer IWM
Technische Spannungs-Dehnungs-Kurven einer Titan-Legierung in Anhängigkeit von der Temperatur.

Analyse der Mikrostruktur    

 

(Mehr zum Thema Mikrostruktur am Fraunhofer IWM)

  • Metallographie / Härtemessung
  • Rasterelektronenmikroskop (REM)
  • Texturanalyse mittels EBSD (Electron backscatter diffraction)
  • EDX zur Messung der lokalen chemischen Zusammensetzung

 

 

 

 

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Eigenspannungsanalyse mittels Röntgen

 

(Mehr zum Thema Eigenspannungen am Fraunhofer IWM
 

Analyse von Oberflächen und Beschichtungen

 

(Mehr zum Thema Tribologie am Fraunhofer IWM)

  • Ermittlung des Reibkoeffizienten
  • Verschleißmessung
     

Thermophysikalische Kennwerte

 

(Mehr zum Thema Thermophysikalische Kennwerte am Fraunhofer IWM)

  • Längenausdehungskoeffizient
  • Temperatur- und Wärmeleitfähigkeit
  • spezifische Wärmekapazität
  • Bestimmung von Phasenumwandlungen
     

Parameteridentifikation und Erstellung von Materialkarten für die FE-Simulation

 

  • Isotrope Verfestigungsmodelle
  • Isotrop-kinematische Verfestigungsmodelle (Bauschinger)
  • Fließortmodelle
  • Kriech- und Relaxationsmodelle

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Auf Basis der ermittelten experimentellen Daten können geeignete Werkstoffmodelle ausgewählt, deren Modellparameter angepasst und in das Simulationsmodell in Form von Materialkarten übertragen werden.