Modellierung und Simulation zusätzlicher Verfestigung infolge Verformungslokalisierungen in Mesokristallen

• Antragsteller: Professor Dr. Robert Svendsen; Professor Dr. Horst Vehoff
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 16297916

Die klassische phänomenologische Plastizitätstheorie sowie die klassische Kristallplastizität besitzen keine inneren (materiellen) Längen. Die Existenz von inneren Längen in mit plasti-schen Deformationen einhergehenden Prozessen ist aber seit langem bekannt und konnte durch diverse Experimente wie z.B. Torsionsversuche an Mikrodrähten, Biegeversuche an Mikroplatten und Mikrohärtemessungen bestätigt werden. All diese Tests weisen stark in-kompatible plastische Deformationen vor, die von der Speicherung von geometrisch notwen-digen Versetzungen (geometrically necessary dislocations GNDs) begleitet werden. Aber auch solche Phänomene wie Teilchenhärtung metallischer Werkstoffe (höhere Fließspannun-gen im Falle kleinerer Teilchen bei gleich bleibender Volumenfraktion Teilchen/Matrix) oder der Hall-Petch Effekt (Härtung von Polykristallen durch Verkleinerung der Korngröße) lassen sich durch das GND Konzept begründen. Aufgrund unterschiedlicher Verformungseigen-schaften der Matrix und der Teilchen bzw. unterschiedlicher Kornorientierungen kommt es zu stark inhomogenen Deformationen an den Grenzflächen in beiden Fällen und somit zu hoher GND Dichte dort. Da im Falle kleinerer Teilchen bzw. Körner es mehr solche Grenzflächen gibt, verhalten sich die feineren Werkstoffe härter aufgrund höherer GND Dichte. Um solche Effekte bei der Modellierung und Simulation, die z.B. für die Mikrotechnik von Interesse sein könnten, berücksichtigen zu können, soll die Einkristallplastizität um eine Modellierung zu-sätzlicher Verfestigung infolge GND Speicherung erweitert werden. Die experimentelle Iden-tifikation dieser erweiterten Modellierung und Simulation sowie deren Verifikation und Vali-dierung soll mittels Testversuche an Ein- und Mesokristallen erfolgen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen