Ermittlung von Fließwiderstandskurven bei großen Formänderungen für die Blechumformsimulation

  1. Prof. Dr. Holger Frenz and
  2. Alois Wehrstedt
  1. Helmut Gese1,
  2. Stefan Keller2,
  3. Vladimir Yeliseyev3 and
  4. Harry Dell1

Published Online: 31 MAY 2007

DOI: 10.1002/9783527610310.ch32

Kennwertermittlung für die Praxis

Kennwertermittlung für die Praxis

How to Cite

Gese, H., Keller, S., Yeliseyev, V. and Dell, H. (2002) Ermittlung von Fließwiderstandskurven bei großen Formänderungen für die Blechumformsimulation, in Kennwertermittlung für die Praxis (eds H. Frenz and A. Wehrstedt), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany. doi: 10.1002/9783527610310.ch32

Editor Information

  1. Fachhochschule Gelsenkirchen, Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften, 45877 Gelsenkirchen, Germany

Author Information

  1. 1

    MATFEM Partnerschaft Dr. Gese & Oberhofer, München, Germany

  2. 2

    Hydro Aluminium Deutschland GmbH, Forschung und Entwicklung, Bonn, Germany

  3. 3

    TsPo TEST, Voronezh (Rußland), Russia

Publication History

  1. Published Online: 31 MAY 2007
  2. Published Print: 9 DEC 2002

ISBN Information

Print ISBN: 9783527306749

Online ISBN: 9783527610310

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Keywords:

  • Kennwertermittlung;
  • Ermittlung von Fließwiderstandskurven;
  • große Formänderungen;
  • Blechumformsimulation;
  • große plastische Vergleichsdehnungen;
  • FEMSimulation;
  • Al-Legierung vom Typ AlMgMn;
  • weichgeglühte Zustand;
  • Verfestigungsmodelle;
  • Swift;
  • Voce;
  • Hockett-Sherby;
  • signifikant abweichende Extrapolationen;
  • Torsionsversuch in der Blechebene;
  • hydraulischer Tiefungsversuch;
  • Schichtstauchversuch

Summary

Bei Blechumformoperationen (Tiefziehen, Innenhochdruckumformen u.a.) können lokal sehr große plastische Vergleichsdehnungen auftreten. Um diese Prozesse mittels FEMSimulation genau abbilden zu können, müssen Fließwiderstandskurven bis zu den maximal auftretenden Vergleichsformänderungen vorgegeben werden.

Typischerweise wird hierzu die Fließwiderstandskurve aus dem uniaxialen Zugversuch in Walzrichtung mit geeigneten Verfestigungsmodellen approximiert und für hohe Formänderungen extrapoliert. Diese Vorgehensweise ist mit entsprechenden Unsicherheiten behaftet. Am Beispiel einer Al-Legierung vom Typ AlMgMn (Blechdicke 0,75 mm) im weichgeglühten Zustand (wg) wird gezeigt, dass bekannte Verfestigungsmodelle (Swift, Voce, Hockett-Sherby) zu signifikant abweichenden Extrapolationen der Fließwiderstandskurve führen. Einige Verfestigungsmodelle können zudem im Bereich der Extrapolation im Sinne einer physikalischen Verfestigungsbeschreibung instabil werden. Es ist a priori nicht bekannt, welches der Verfestigungsmodelle für den jeweiligen Werkstoff am besten geeignet ist. Ein Ausweg ist hier die direkte Messung der Verfestigung bei hohen Formänderungen. Hierzu werden nachfolgend drei Prüfmethoden für Blechwerkstoffe beschrieben:

• Torsionsversuch in der Blechebene;

• hydraulischer Tiefungsversuch;

• Schichtstauchversuch.

Die Fließwiderstandskurven aller 3 Versuchsarten werden hinsichtlich ihrem Verfestigungsverhalten und der Reproduzierbarkeit diskutiert. Die experimentell bei hohen Formänderungen gemessenen Fließwiderstandskurven werden mit extrapolierten Fließwiderstandskurven aus dem uniaxialen Zugversuch verglichen. Das Modell nach Hockett- Sherby approximiert das gemessene Verfestigungsverhalten am besten, die Extrapolation mit diesem Modell ist aber unphysikalisch, da ein Abfall der Verfestigung auf Null unterstellt wird. Der Schichtstauchversuch bietet bei dünnen Blechen das größte Potential Fließwiderstandskurven bis zu relativ hohen Formänderungen reproduzierbar aufzunehmen.