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Mikromechanische Modellierung von Stählen

 

 Ansprechpartner: Hannes Erdle
  Motivation und Ziele:

In mehrphasigen Werkstoffen beeinflussen Versetzungsbewegungen und Interaktionen zwischen Versetzungen und Korngrenzen das Materialverhalten stark. Für die Modellierung dieser mikromechanischen Effekte eignen sich Gradienten Plastizitätsmodelle, welche die Berücksichtigung weitreichender Spannungen ermöglichen. Im Vergleich zu klassischen Kontinuumstheorien wird die Anzahl der Freiheitsgrade deutlich erhöht.

Das Ziel des Teilprojekts A20 ist die Entwicklung einer numerisch effizienten Gradiententheorie zur simulativen Untersuchung des Tiefziehprozesses. Ein Fokus wird hierbei insbesondere auf die Modellierung von Korngrenzeffekten gelegt.

Untersuchungen Ergebnisse
Plastizitätsmodell:
  • Kristallplastisches Materialgesetz unter Verwendung großer Deformationen
  • Vergleich mit experimentellen Daten und analytischen Untersuchungen
Korngrenzeingeschaften:
  • Modellierung der Versetzungsaufstauung
  • Berücksichtigung von Missorientierungen von Gleitsystemen
Plastizitätsmodell:
  • Akkumulierte plastische Gleitung als numerisch effizientes Maß für Versetzungsentwicklungen
Korngrenzeingeschaften:
  • Energetische Korngrenzmodellierung
  • Implementierung erweiterter Ansatzfunktionen und damit einhergehenden unstetigen plastischen Gleitungen
  Evolution der Korngrenzgleitung mit homogener Spannung in lamellarer Kornstruktur (links). Verlauf der akkumulierten plastischen Gleitung über Kornstruktur mit Korngrenze bei x=6.25µm (rechts).

Erdle, H. & Böhlke, T. Comput Mech (2017). https://doi.org/10.1007/s00466-017-1447-7