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Finite Elemente Simulation dünnster Verpackungsstähle: Entwicklung einer geeigneten Charakterisierungs- und Validierungsstrategie
Fabian Knieps
2023
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Zur Reduzierung von CO2 Emissionen werden immer höher festere Verpackungsstähle entwickelt, die den Einsatz dünner Blechdicken ermöglichen. Um den hierdurch wachsenden Herausforderungen an die Produkt- und Prozessauslegung gerecht zu werden, bieten numerische Simulationen großes Potential. Die Abbildung des Materialverhaltens in der Simulation bedarf der Beschreibung einer Fließkurve sowie des anisotropen plastischen Materialverhaltens in Form von Fließortmodellen. Aufgrund der Charakteristik von höher festen Verpackungsstählen mit hohen Nachwalzgraden und starken Alterungserscheinungen, war die Ermittlung der relevanten Kennwerte bisher nicht möglich. Die Arbeit beschäftigt sich daher mit der Erarbeitung einer Strategie zur Charakterisierung von Verpackungsstählen für die FE-Simulation. Die Verfestigungsbeschreibung erfolgte über die Optimierung des Zugversuchs, sowie die Verwendung hydraulischer Tiefungsversuche. Die Beschreibung des anisotropen plastischen Materialverhaltens fokussierte sich neben der Beschreibung des ersten Fließortquadranten vor allem auf die r-Wert Ermittlung durch inverse Modellierung. Die vorgestellten Methoden wurden genutzt, um Materialmodelle für drei verschiedene Verpackungsstähle zu parametrisieren. Auf Grundlage der für Verpackungsstahl relevanten Umformprozesse wurde eine geeignete Validierungsprozedur abgeleitet, in derer die verbesserte Güte der Simulation auf Basis der erstellten Materialdaten im Vergleich zum Stand der Technik gezeigt werden konnte.
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Keywords
- Blechumformen
- Finite-Elemente-Methode
- Materialcharakterisierung
- Weißblech
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DOI: 10.25593/978-3-96147-690-9Editions