Ermittlung von Kennwerten für Umformvorgänge

Summary

Die Beurteilung des Verformungsverhaltens von Blechen geschieht in der Praxis in der Regel mittels experimenteller Methoden, die auf sehr vereinfachten Annahmen basieren, so dass die gewonnenen Ergebnisse sich kaum auf allgemeine Werkstückgeometrien übertragen lassen. Ein Grund hierfür ist die Abhängigkeit der Bruchdehnung von der Mehrachsigkeit des Spannungszustandes. Moderne mikromechanisch begründete Stoffgesetze der Schädigungsmechanik erlauben die Modellierung des plastischen Verformungsverhaltens bis zum Versagen durch Schädigungslokalisierung für beliebige Spannungsmehrachsigkeit. Die Identifikation der Modell-Parameter erfolgt durch rechnerische Simulation von Versuchen.

Zur Verifikation dieser Methodik wurden biaxial gezogene kreuzförmige Proben aus Stahl durch Penetration senkrecht zur Blechebene bis zum Versagen belastet und die Versuche numerisch simuliert. Zur Anwendung kam dabei das Materialmodell von Gurson, Tvergaard und Needleman, das als benutzerspezifische Materialroutine (UMAT) in das FE-Programm ABAQUS eingebunden wurde. Die Modellparameter wurden aus numerischen Simulationen der Versuche gewonnen, und zwar die Fließkurve des Werkstoffes und die Parameter der Schädigungsnukleierung anhand eines Zugversuches, der kritische Hohlraumanteil sowie der Reibwert an der Lasteinleitung anhand des Penetrationsversuches. Die Ergebnisse der numerischen Simulationen zeigen, dass sowohl das makroskopische Last-Verformungsverhalten als auch die Verformungslokalisation und Rissinitiierung in der Kreuzprobe vorhergesagt werden können. Die ermittelten Modellparameter können als Kennwerte zur Beschreibung von Umformvorgängen angesehen werden.