Dreidimensionale Modellierung und Simulation der dynamischen Reckalterung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Böhlke; Professor Dr. Yuri Estrin
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 17178098

Viele technologisch relevante Legierungen auf Al-, Cu- oder Fe-Basis weisen in einem bestimmten Temperatur- und Dehnratenbereich eine negative Dehnratenempfindlichkeit der Fließspannung auf. Die Ursache dieses Phänomens liegt in der dynamischen Interaktion von mobilen Versetzungen mit Fremdatomen. Werden Zugversuche in diesem Bereich durchgeführt, so beobachtet man gezähnte oder stufenförmige Spannungs-Dehnungs-Kurven (Portevin-Le Chatellier (PLC)- Effekt). Der PLC-Effekt ist verbunden mit dem Auftreten von Verformungslokalisierungen, die in der Regel zu einem Duktilitätsverlust und zu einer Beeinflussung der Oberflächengüte gewalzter oder tiefgezogener Bleche führen. Die Lokalisierungsphänomene können somit die Einsatzmöglichkeiten von vielen technologisch wichtigen Werkstoffen wie z.B. Al-Legierungen und technischen Stählen beeinträchtigen. Die mikroskopischen Hintergründe der dynamischen Reckalterung wurden in den letzten Jahren auf Grund umfassender experimenteller und theoretischer Untersuchungen herausgearbeitet. Das Ziel des Projektes besteht in der dreidimensionalen Verallgemeinerung von etablierten eindimensionalen Materialmodellen zur Beschreibung der Verfestigung und der dynamischen Reckalterung. Diese Modelle sollen zur Simulation von Umformprozessen mittels der Finite-Elemente-Methode (FEM) verwendet werden, was eine geometrisch nichtlineare Formulierung der konstitutiven Gleichungen erforderlich macht. Im Rahmen des Vorhabens sollen ebenfalls die Grundzüge eines Materialmodells herausgearbeitet werden, das die Beschreibung anisotroper Materialeigenschaften infolge einer kristallographischen Textur erlaubt. Die Identifikation von Material- und Mikrostrukturparametern erfolgt durch Experimente. Es wird erwartet, dass die erzielten Ergebnisse eine Grundlage für die Simulation der Umformung von Legierungen, die das Phänomen der dynamischen Reckalterung aufweisen, schafft und so ein belastbares Vorhersagewerkzeug liefert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen