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Telefon: +49 (0) 3731/39-4017 Fax: +49 (0) 3731/39-4021 E-Mail: [email protected] Web: http://sfb799.tu-freiberg.de
Sonderforschungsbereich 799: TRIP-Matrix-Composite Design von zähen, umwandlungsverstärkten Verbundwerkstoffen und Strukturen auf Fe-ZrO2-Basis Technische Universität Bergakademie Freiberg
Motivation und Zielsetzung
Ergebnisse der 2. Förderperiode
TU Bergakademie Freiberg Geschäftsstelle des Sonderforschungsbereichs 799 Institut für Werkstofftechnik Gustav-Zeuner-Straße 5, 09599 Freiberg
Prof. Dr. rer. nat. habil. Meinhard Kuna, Institut für Mechanik und Fluiddynamik Dr.-Ing. Michael Budnitzki, Institut für Mechanik und Fluiddynamik
C5: Werkstoffmechanische Modellierung II Schädigungsmechanische Modellierung von TRIP-Stahl und partikelverstärkten TRIP-Matrix-Compositen
Projektplanung und Vernetzung
Phänomenologisches Modell für TRIP-Stahl und partikelverstärkte TRIP-Matrix-Composite
Mikromechanisch motiviertes Modell Viskoplastische Materialantwort mittels
Homogenisierungsverfahren Abbildung der Dehnratenabhängigkeit
Fließfläche im Hauptspannungsraum
Modellierung partikelverstärkter Metall-Matrix-Composite
TRIP-MMC TWIP-MMC
𝐼1 -Einfluss
Arbeitspakete Entwicklung eines nichtlokalen Schädigungs-
modells für TRIP-Stähle und TRIP-Matrix-Composite Simulation der Vorgänge in der Bruchprozess-
zone der TRIP-Stähle und TRIP-Matrix-Composite Erweiterung des Schädigungsmodells unter
Berücksichtigung thermomechanischer Kopplung und viskoplastischer Effekte Anpassung der Modelle für die dynamische Finite-
Elemente-Simulation
Vernetzung Werkstofftechnische Versuche in Kooperation mit
TP B2, B4 Unterstützung der TP A6, T1 und T3 mit den entwickelten
Materialmodellen Planung und Durchführung von Simulationen mit TP B6
zur Bewertung von Korrosionsvorgängen Untersuchung der Schädigungsprozesse und Martensit-
evolution in Zusammenarbeit mit TP B1, B2, C3, B5 Austausch von Modellen und Ergebnissen
mikromechanischer Simulationen mit TP C4
Motivation Bedarf an Materialmodellen und Auslegungs-
konzepten für TRIP-Matrix-Composite Einsatzgebiet: Berechnungswerkzeug für
fertigungstechnische und strukturmechanische Aufgaben (Umformung, Crashberechnung, …) Kenntnis der mikromechanischen Vorgänge
erforderlich, Unterstützung durch Simulation Abbildung der Verstärkungs- und Schädigungs-
mechanismen bei mehrachsiger, thermo-mechanischer Belastung notwendig
Zielsetzung Untersuchung der Schädigungsvorgänge in der Bruchprozesszone Mikromechanische Betrachtung, d. h. diskrete Poren
und Partikel in der Bruchprozesszone Ableitung einer nichtlokalen Schädigungsformulierung Simulation von Risswiderstandskurven
Rechts: Skalen der bruchmechanischen Modellierung
bisher untersucht neuer Fokus
Rechts: Beispielhaftes Simu-lationsergebnis der Ver-formung und Beanspruchung eines Wabenkörpers
σMises [MPa]
Thermomechanische Beschreibung und dynamische Simulation Erweiterung der Modelle um Temperatur- und
Dehnrateneinfluss Anpassung der Martensitkinetik und
Schädigungsevolution Konkrete Anwendung im Rahmen
der Transferprojekte
𝐽2, 𝐽3-Einfluss
Modell für duktile Schädigung unter Berücksichti-gung der martensitischen Phasenumwandlung Einführung separater Kriteriumsfunktionen für
plastisches Fließen und martensitische Phasenumwandlung Einfluss aller Spannungsinvarianten: 𝐼1, 𝐽2, 𝐽3
TRIP-MMC: Kontinuumsmodell angepasst an Zellmodellrechnungen (𝑐p=5%)
TWIP-MMC: kombinierte Anpassung an Zellmodellergebnis und Experiment
Schädigungsmechanismen unter Zug- und Drucklast
Thermomechanisch gekoppeltes TRIP-Stahl-Modell
h: Mehrachsigkeit
Zug-Druck-Asymmetrie von TRIP-Stahl abbildbar
Fließfläche in der Deviatorebene
𝑓eff: effektive Porosität
F
