P 1007 – Methode zur Charakterisierung des Versagensverhaltens hochfester Stahlblechwerkstoffe in einem breiten Spektrum von Spannungszuständen mithilfe einachsig arbeitender Zugprüfmaschinen

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P1007

ISBN: 978-3-942541-67-1 Artikelnummer: P1007 Kategorien: ,

Beschreibung

P 1007 – Methode zur Charakterisierung des Versagensverhaltens hochfester Stahlblechwerkstoffe in einem breiten Spektrum von Spannungszuständen mithilfe einachsig arbeitender Zugprüfmaschinen

Das Hauptziel des Projekts bestand darin, eine neue Methode zur Charakterisierung des Versagensverhaltens hochfester Stahlblechwerkstoffe zu entwickeln. Diese Methode sollte auf Scherzugversuchen an neuen Scherzugproben mithilfe eines neuen Prüfmoduls in einachsig arbeitenden Zugprüfmaschinen sowie auf hydraulischen Tiefungsversuchen basieren und eine Versagenscharakterisierung in einem im Vergleich zur konventionellen Grenzformänderungskurve breiteren Spektrum von Spannungszuständen ermöglichen. Den Kern des entwickelten Ansatzes stellt die neue Scherzugprobe dar, die sich  unabhängig von der Richtung einer äußeren einachsigen Belastung in der Probenebene durch eine zur Rissinitiierung  führende Formänderungslokalisierung im Materialinneren und nicht an einer freien Kante kennzeichnet. Für die  Scherzugversuche an den neuen Scherzugproben wurde ein neues Prüfmodul konstruiert und gefertigt, das eine einachsige
Prüfkraft in folgende Beanspruchungen im zu prüfenden Material umwandelt: eine einachsige Zugbeanspruchung mit einer Überlagerung von hydrostatischem Zug, fünf verschiedene Scherzugbeanspruchungen mit einem dominierenden Zug- bzw. Scheranteil und eine Scherdruckbeanspruchung mit einem dominierenden Scheranteil.
Anhand von Scherzugversuchen bei fünf verschiedenen Probenausrichtungen zur Prüfkraft wurde der Versagensumformgrad eines Dualphasen-Stahlblechwerkstoffs unter Verwendung eines optischen Messsystems experimentell bestimmt. Darüber hinaus wurde durch eine numerische Abbildung der durchgeführten Scherzugversuche die am Materialpunkt der Rissinitiierung vorherrschende Spannungsdreiachsigkeit ermittelt. Durch eine Zusammenlegung des jeweiligen Mittelwertes der experimentell bestimmten Versagensumformgrade und des jeweiligen charakteristischen Wertes der numerisch ermittelten Spannungsdreiachsigkeit wurde für jede getestete Materialbeanspruchung ein Stützpunkt für den Fit der  materialspezifischen Versagenskurve erhalten. Zu diesen fünf Stützpunkten wurde ein Stützpunkt aus hydraulischen Tiefungsversuchen mit aufgenommen. Aus der relativen Anordnung der sechs Stützpunkte ist ersichtlich, dass die  Abhängigkeit des Versagensumformgrades von der Spannungsdreiachsigkeit mithilfe des entwickelten Ansatzes grundsätzlich erfasst wird.
Zwar bestätigen die durchgeführten Arbeiten die grundsätzliche Eignung des Ansatzes zur Charakterisierung des Versagensverhaltens hochfester Stahlblechwerkstoffe, legen aber auch Möglichkeiten seiner Weiterentwicklung offen. Einzelne Schwerpunkte dieser Weiterentwicklung sind eine Optimierung der Probengeometrie zur Unterdrückung von Kantenrissen, eine Untersuchung zum Einfluss der Probenfertigung auf Versuchsergebnisse, Verbesserungen bei der Erfassung des Zeitpunkts und der Position der Rissinitiierung sowie eine Untersuchung zur Übertragbarkeit von Versuchsergebnissen in die numerische Simulation von Umformprozessen. Diese Schwerpunkte sollen in absehbarer Zukunft in neuen Forschungsprojekten desIF UM verstärkt angegangen werden, um eine Akzeptanz der neu entwickelten Methode bei der simulationsgestützten Auslegung von Blechumformprozessen in der Forschungslandschaft und in der industriellen Praxis zu fördern.
Das Forschungsvorhaben P 1007 der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V., Düsseldorf wurde vom Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen, Universität Hannover mit fachlicher Begleitung und mit finanzieller Förderung durch die FOSTA, durchgeführt.

Veröffentlichung:
2015

Autoren:
B.A. Behrens, M. Vucetic, I. Peshekhodov