Verbesserte FE-Simulation des Scherschneidprozesses durch eine temperatur- und dehnratenabhängige Erweiterung des MMC-Modells
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Zur Entwicklung eines dehnraten- und temperaturabhängigem MMC-Versagensmodells ist es zunächst erforderlich, mittels Eliminierung des Maschineneinflusses auf den Prozess eine hohe Reproduzierbarkeit zu gewährleisten. Spielbehaftete Wälzlager in Kniehebelpressen verursachen während der Schneidprozesse eine unkontrollierte Kippbewegung des Stößels. Dies hat einen Einfluss auf die Schnittflächenqualität der gefertigten Bauteile. Daher wurde ein System zum Ausgleich der maschinenabhängigen Anfangsverlagerung konzipiert, konstruiert und in den Stanzautomaten integriert, welcher es ermöglicht, die Lagerspiele zu überwinden und die auftretende Stößelkippung zu minimieren. Anhand von Schliffbildern konnte eine Verbesserung des Glattschnittanteils von bis zu 10 % infolge der minimierten Stößelkippung nachgewiesen werden. Des Weiteren wurde ein numerisches Scherschneidmodell entwickelt, um die Qualität der Schnittfläche vorherzusagen. Ein iterativer experimentell-numerischer Ansatz wurde verwendet, um das Fließ- und Versagensverhalten der untersuchten Werkstoffe (DC04, X5CrNi18-10, HCT980, HCT600) bei verschiedenen Temperaturen und Dehnraten zu modellieren. Die Validierung des Versagensmodells erfolgte mit quasistatischen Scherschneidversuchen, die mit dem modifizierten Stanzautomaten durchgeführt wurden, durch Abgleich von Kraft-Weg-Verläufen und Schnittflächen. Anschließend wurden die temperatur- und dehnratenabhängigen Daten in das numerische Modell integriert und die Hochgeschwindigkeits-Scherschneidversuche aus dem Vorgängerprojekt erneut simuliert. Die Vorhersagegenauigkeit des numerischen Modells bezogen auf das experimentelle 95 %- Konfidenzintervall konnte in der zweiten Phase von 38 % auf 92 % erhöht werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Determination of temperature dependence in Modified-Mohr-Coulomb failure model for process simulation of shear cutting. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1238(1), 012028.
Behrens, B.-A.; Brunotte, K.; Wester, H.; Kock, C. & Kildonaviciute, D.
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Extension of the modified Mohr-Coulomb fracture model by a strain rate and temperature dependence. Materials Research Proceedings, 28, 1407-1416. Materials Research Forum LLC.
VASQUEZ RAMIREZ, D.
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Auswirkung von Maschinen- einflüssen auf den Umformprozess/How machinery influences impact the forming process – Impacts of ram displacement in mechanical forming machines on the cutting process. wt Werkstattstechnik online, 114(10), 625-637.
Schmiele, Dennis; Friesen, Dietmar; Krimm, Richard & Behrens, Bernd- Arno
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Vortrag: Numerical analysis of the influence of temperature in shear cutting processes using a stress-based damage model. 15th FTF - Forming Technology Forum. 11.-12.09.2024. Ohlstadt
Wester, H. & Behrens, B.-A.
