Simulative Prognose der Geometrie indirekt pressgehärteter Karosseriebauteile für die industrielle Anwendung: Bericht aus dem Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, LFT
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Meisenbach
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L
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT I
INHALTSVERZEICHNIS 1
FORMELZEICHEN UND ABKUERZUNGEN 3
1 EINLEITUNG 9
2 STAND DER TECHNIK 11
2.1 PRESSHAERTEN HOECHSTFESTER VERGUETUNGSSTAEHLE 11
2.1.1 TECHNOLOGIE DES PRESSHAERTENS 12
2.1.2 VERFAHRENSVARIANTEN UND BESCHICHTUNGSKONZEPTE 14
2.1.3 THERMO-MECHANISCHE PROZESSRANDBEDINGUNGEN 18
2.1.4 THERMO-MECHANISCHE WERKSTOFFCHARAKTERISIERUNG 21
2.2 THERMO-MECHANISCH SCHWACH GEKOPPELTE FINITE-ELEMENTE-METHODE 22
2.2.1 SCHWACHE FORM DES THERMISCHEN PROBLEMS 23
2.2.2 SCHWACHE FORM DES MECHANISCHEN PROBLEMS 24
2.2.3 DISKRETISIERUNG DES KONTINUUMS 25
2.2.4 THERMO-MECHANISCH SCHWACHE KOPPLUNG UND ZEITINTEGRATION 26
2.3 MATERIALMODELLIERUNG 29
2.3.1 THERMO-ELASTO-VISKO-PLASTIZITAET 29
2.3.2 PHASENUMWANDLUNGSKINETIK 30
2.3.3 MATERIALMODELLIERUNG MEHRPHASIGER WERKSTOFFE 36
2.3.4 PHASENUMWANDLUNGSINDUZIERTE EIGENSPANNUNGEN 37
2.3.5 MODELLE ZUR PROGNOSE DER MATERIALEIGENSCHAFTEN NACH DEM HAERTEN ...
39
2.4 ZUSAMMENFASSUNG UND BEWERTUNG 42
3 ZIELSETZUNG DER ARBEIT 45
4 VERSUCHSWERKSTOFFE, EXPERIMENTELLE UND SIMULATIVE METHODEN 47
4.1 EINGESETZTER VERSUCHSWERKSTOFT 47
4.2 METHODEN ZUR EINSTELLUNG DEFINIERTER VORDEHNUNGSZUSTAENDE 48
4.3 TEMPERATUR- UND PHASENSPEZIFISCHE WERKSTOFFKENNWERTE 49
4.4 METHODEN ZUR CHARAKTERISIERUNG DER PHASENUMWANDLUNGSKINETIK 50
4.4.1 DILATOMETRIE 50
4.4.2 JOCH-ISTHMUS-METHODE 53
4.4.3 METALLOGRAPHIE 54
4.4.4 BESTIMMUNG DER SCHEINBAREN AUSTENITKORNGROESSE 54
4.4.5 HAERTEPRUEFUNG 55
4.5 METHODEN ZUR CHARAKTERISIERUNG VON REAKTIONSKRAEFTEN 55
4.5.1 PROBENGEOMETRIE UND PROBENPRAEPARATION 56
4.5.2 KRAFTMESSUNG 57
4.6 SIMULATIVE METHODEN 58
4.6.1 EINGESETZTES FINITE-ELEMENTE-SYSTEM 58
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INHALTSVERZEICHNIS
4.6.2 ANGEWANDTE FINITE-ELEMENTE 59
4.7 METHODEN DER OPTIMIERUNG 61
4.7.1 ZIELFUNKTION MULTIKRITERIELLER OPTIMIERUNGSPROBLEME 62
4.7.2 EVOLUTIONAERE OPTIMIERUNGSALGORITHMEN 64
5 UNTERSUCHUNG UND MODELLIERUNG DER PHASENUMWANDLUNGSKINETIK 67
5.1 UNTERSUCHUNG DER PHASENUMWANDLUNGSKINETIK 67
5.1.1 AUSTENITISIERUNGSBEDINGUNGEN UND UNTERSUCHTE ABKUEHLVERLAEUFE 67
5.1.2 UNTERSUCHUNG DER SCHEINBAREN AUSTENITKORNGROESSE 69
5.1.3 ERGEBNISSE DER DILATOMETRIE 71
5.1.4 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE 76
5.2 UNTERSUCHUNG ZUR MODELLIERUNG DER PHASENUMWANDLUNGSKINETIK 77
5.2.1 FINITE-ELEMENTE-MODELL 77
5.2.2 PARAMETERIDENTIFIKATION 78
5.2.3 PROGNOSEFAEHIGKEITSUNTERSUCHUNG 81
5.2.4 INTERPRETATION DER ERGEBNISSE 85
5.3 MODELLANPASSUNGEN ZUR MODELLIERUNG DER PHASENUMWANDLUNGSKINETIK 85
5.3.1 METALLPHYSIKALISCHE ASPEKTE 86
5.3.2 PARAMETRISIERUNG UND MODELLERWEITERUNG 95
5.3.3 NUMERISCHE MODELLIERUNG 98
5.3.4 VALIDIERUNG DER MODELLANPASSUNGEN 100
5.3.5 DISKUSSION DER ERGEBNISSE 106
6 THERMO-MECHANISCH-METALLPHYSIKALISCHE KOPPLUNG 109
6.1 PHASENUMWANDLUNGSBEDINGTE DEHNUNGEN 109
6.1.1 FINITE-ELEMENTE-ANALYSE . . . 109
6.1.2 MODELLANPASSUNGEN 111
6.1.3 VALIDIERUNG DER MODELLANPASSUNGEN 112
6.1.4 IMPLEMENTIERUNG DES MATERIALMODELLS 114
6.2 EINFLUSS DER PHASENUMWANDLUNGSKINETIK AUF DEN REAKTIONSKRAFTVERLAUF
115
6.2.1 PROBENGEOMETRIEENTWICKLUNG 116
6.2.2 AUSTENITISIERUNGSBEDINGUNGEN UND UNTERSUCHTE ABKUEHLVERLAEUFE 119
6.2.3 ERGEBNISSE DER ABKUEHLVERSUCHE 120
6.2.4 FINITE-ELEMENTE-ANALYSE 124
6.2.5 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE 129
7 PROZESSMODELLIERUNG UND INDUSTRIELLE ANWENDUNG 131
7.1 PROZESSMODELLIERUNG FUER DEN INDIREKTEN PRESSHAERTEPROZESS 131
7.2 INDUSTRIELLE ANWENDUNG DES ENTWICKELTEN MATERIALMODELLS 138
7.2.1 ANWENDUNG AN EINEM INDIREKT PRESSGEHAERTETEN KAROSSERIEBAUTEIL ....
139
7.2.2 ANWENDUNG AN EINEM INDIREKT PARTIELL PRESSGEHAERTETEN
KAROSSERIEBAUTEIL 141
7.2.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE 146
7.3 PROGNOSE UND MAPPING DER MECHANISCHEN BAUTEILEIGENSCHAFTEN 146
7.4 ZUSAMMENFASSUNG 149
8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 151
9 SUMMARY AND OUTLOOK 153
LITERATURVERZEICHNIS 155
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