Simulationsbasierte Lebensdauervorhersage für Werkzeuge der Kaltmassivumformung:
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| Veröffentlicht: |
Bamberg
Meisenbach
2000
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| Schriftenreihe: | Fertigungstechnik Erlangen
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INHALTSVERZEICHNIS
FORMELZEICHEN
UND
ABKUERZUNGEN
5
1
EINLEITUNG
9
2
STAND
DER
KENNTNISSE
13
2.1
ERMUEDUNGSVERSAGEN
VON
WERKZEUGEN
DER
KALTMASSIVUMFORMUNG
13
2.2
ANSAETZE
ZUR
VORHERSAGE
DER
WERKZEUGLEBENSDAUER
17
2.2.1
WERKZEUGLEBENSDAUER
-
DETERMINISTISCHER
ANSATZ
17
2.2.2
WERKZEUGLEBENSDAUER
-
STATISTISCHER
ANSATZ
19
2.3
ANWENDUNG
DER
NUMERISCHEN
PROZESSSIMULATION
IN
DER
MASSIVUMFORMUNG
20
2.3.1
ALLGEMEINE
EINFUEHRUNG
UND
VORBEMERKUNGEN
20
2.3.2
NUMERISCHE
MODELLBILDUNG
22
2.3.3
MATHEMATISCHE
BESCHREIBUNG
DER
REIBUNG
23
2.3.4
ANSAETZE
ZUR
UEBERPRUEFUNG
VON
FINITE-ELEMENTE-MODELLEN
25
2.4
SCHAEDIGUNGSKONZEPTE
ZUR
SIMULATION
DER
ERMUEDUNGSRISSEINLEITUNG
26
2.5
ZUSAMMENFASSENDE
BEWERTUNG
28
3
ZIELSETZUNG
UND
VORGEHENSWEISE
31
4
NUMERISCHE
PROZESSSIMULATION
-
ANWENDUNG,
UEBERPRUEFUNG
UND
VALIDIERUNG
33
4.1
FINITE-ELEMENTE-METHODE
-
GRUNDLAGEN
33
4.2
NUMERISCHE
BEWERTUNG
DER
SIMULATION
35
4.2.1
3D-STOFFFLUSSANALYSE
-
EINFLUSS
DES
ELEMENTTYPS
35
4.2.2
BEANSPRUCHUNGSANALYSE
-
BERECHNUNGSGENAUIGKEIT
UND
KONVERGENZ
37
4.3
MESSTECHNISCHE
UEBERPRUEFUNG
DER
SIMULATION
40
4.3.1
ANWENDUNGSBEISPIEL
I:
KALTSCHMIEDEN
VON
WAELZLAGERKUGELN
41
4.3.1.1
VORBEMERKUNGEN
41
4.3.1.2
SIMULATION
VON
STOFFFLUSS
UND
WERKZEUGVERHALTEN
41
4.3.1.3
MESSTECHNISCHE
VALIDIERUNG
DES
PROZESSMODELLS
42
4.3.2
ANWENDUNGSBEISPIEL
II:
KOMBINIERTES
VV-NR-FLIESSPRESSEN
44
4.3.2.1
BESCHREIBUNG
VON
PROZESS
UND
WERKZEUGSYSTEM
44
4.3.2.2 MESSVERFAHREN
UND
DATENINTERPRETATION
46
4.3.2.3
SIMULATION
VON
STOFFFLUSS
UND
WERKZEUGVERHALTEN
48
4.3.2.4
DISKUSSION
DER
SIMULATIONSERGEBNISSE
-
MODELLVERIFIKATION
51
4.4
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ERGEBNISSE
53
2
INHALTSVERZEICHNIS
5
BEWERTUNG
UND
WEITERENTWICKLUNG
VON
SCHAEDIGUNGSKONZEPTEN
ZUR
SIMULATION
DER
ERMUEDUNGSRISSEINLEITUNG
55
5.1
BESCHREIBUNG
DER
BEANSPRUCHUNG
-
BERECHNUNG
VON
SCHAEDIGUNGSPARAMETEM
55
5.1.1
LOKALER
SPANNUNGSANSATZ
56
5.1.2
LOKALER
DEHNUNGSANSATZ
56
5.1.3
ENERGETISCHER
SCHAEDIGUNGSANSATZ
58
5.2
LEBENSDAUERVORHERSAGE
AUF
DER
GRUNDLAGE
UNTERSCHIEDLICHER
SCHAEDIGUNGSANSAETZE
62
5.2.1
ANWENDUNGSBEISPIEL
I:
MODE-I
BEANSPRUCHUNG
62
5.2.2
ANWENDUNGSBEISPIEL
II:
MODE-II
BEANSPRUCHUNG
66
5.3
ENTWICKLUNG
EINES
VOLUMENBASIERTEN
SCHAEDIGUNGSKONZEPTES
69
5.3.1
MOTIVATION
UND
GRUNDUEBERLEGUNGEN
69
5.3.2
BERECHNUNG
DER
WERKZEUGLEBENSDAUER
71
5.3.3
EXPERIMENTELLE
UEBERPRUEFUNG
DES
VOLUMENBASIERTEN
SCHAEDIGUNGSKONZEPTES
72
5.4
ZUSAMMENFASSENDE
BEWERTUNG
76
6
ERMUEDUNGSFESTIGKEIT
VON
WERKZEUGSTAEHLEN
-
EXPERIMENTELLE
IDENTIFIKATION
VON
ERMUEDUNGSPARAMETERN
FUER
DIE
LEBENSDAUERBERECHNUNG
78
6.1
ALLGEMEINE
GRUNDUEBERLEGUNGEN
ZUR
VERSUCHSPLANUNG
78
6.2
EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNGEN
ZUR
CHARAKTERISIERUNG
DER
ERMUEDUNGSFESTIGKEIT
80
6.2.1
PROBENPRAEPARATION
UND
WAERMEBEHANDLUNG
80
6.2.2
VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
81
6.3
AUSWERTUNG
UND
DISKUSSION
ERGEBNISSE
82
6.3.1
AUSWERTUNG
DES
ERMUEDUNGSVERHALTENS
82
6.3.2
EINFLUSS
DES
BEANSPRUCHTEN
VOLUMENS
AUF
DIE
ANRISSLEBENSDAUER
83
6.3.3
FRAKTOGRAPHISCHE
UNTERSUCHUNGEN
ZUR
VERSAGENSANALYSE
87
6.4
BESTIMMUNG
VON
ERMUEDUNGSKENNWERTEN
89
6.5
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ERGEBNISSE
90
7
LEBENSDAUERVORHERSAGE
UNTER
BERUECKSICHTIGUNG
STREUUNGSBEHAFTETER
PROZESSEINFLUSSGROESSEN
92
7.1
WERKZEUGBEANSPRUCHUNG
92
7.1.1
STATISTISCHE
BESCHREIBUNG
DER
PROZESSEINFLUSSGROESSEN
92
7.1.2
STATISTISCHE
BESCHREIBUNG
DER
WERKZEUGBEANSPRUCHUNG
93
7.2
BEANSPRUCHBARKEIT
DES
WERKZEUGWERKSTOFFS
94
7.3
WERKZEUGLEBENSDAUER
UND
VERSAGENSWAHRSCHEINLICHKEIT
95
7.4
UEBERPRUEFUNG
DES
BEANSPRUCHUNGS-ZBEANSPRUCHBARKEITSKONZEPTES
99
INHALTSVERZEICHNIS
3
7.4.1
PROZESSBESCHREIBUNG,
VERSAGENSFORM
UND
-URSACHE
99
7.4.2
QUANTIFIZIERUNG
DER
PRIMAEREN
PROZESSEINFLUSSGROESSEN
100
7.4.3
SENSITIVITAETSANALYSE
-
BERECHNUNG
DER
WERKZEUGBEANSPRUCHUNG
101
7.4.4
INTERFERENZANALYSE
-
BERECHNUNG
DER
WERKZEUGLEBENSDAUERSTREUUNG
108
7.4.5
ZUSAMMENFASSENDE
BEWERTUNG
DER
ERGEBNISSE
109
8
HINWEISE
FUER
DEN
EINSATZ
DER
NUMERISCHEN
PROZESSSIMULATION
IN
DER
INDUSTRIE
111
8.1
POTENTIAL
DER
NUMERISCHEN
PROZESSSIMULATION
FUER
DIE
WERKZEUGOPTIMIERUNG
111
8.2
INTERPRETATION
DER
BERECHNUNGSERGEBNISSE
112
8.3
BERUECKSICHTIGUNG
DES
STOCHASTISCHEN
CHARAKTERS
DER
PROZESSEINFLUSSGROESSEN
113
8.4
UEBERPRUEFUNG
DES
SIMULATIONSMODELLS
114
9
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
116
LITERATURVERZEICHNIS
119
ANHANG
128
A:
BENUTZERDEFINIERTE
DEFORM-UNTERROUTINEN
128
A.L:
BERECHNUNG
DES
ELEMENTVOLUMENS
128
A.2:
BERECHNUNG
ENERGETISCHER
SCHAEDIGUNGSPARAMETER
131
B:
ERGEBNISSE
DER
FINITE-ELEMENTE-VARIATIONSRECHNUNGEN
134 |
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