Vorgestellt werden ein umfassendes Versagensmodell für metallische Werkstoffe und ein höherentwickeltes Materialmodell für Kunststoffe . Außerdem werden Simulationstechniken beschrieben, welche es ermöglichen, den Fertigungsprozess der Komponenten mit zu berücksichtigen. Neben der theoretischen Beschreibung der Modelle wird auch auf die notwendigen Materialprüfungen zur Identifizierung der Modellparameter eingegangen. Moderne Simulationstechniken erlauben die Übertragung des Ergebnisses einer Tiefziehsimulation auf ein FEM-Crash-Modell. Somit kann eine lokal unterschiedliche Blechdicke und Vorverfestigung nach dem Tiefziehen berücksichtigt werden, welche ihr Deformations- und Versagensverhalten beim Crash beeinflussen kann. Für die Modellierung von Metallen werden in der Umform- und Crashsimulation Materialmodelle eingesetzt, welche das elasto-viskoplastische Verhalten von Metallen abbilden. Das Materialmodell besteht im wesentlichen aus den Komponenten linear-elastische Beschreibung bis zum Fließbeginn, vom Spannungszustand abhängiges Kriterium für den Beginn des plastischen Fließens (Fließortbeschreibung), einem von der Belastungsgeschwindigkeit (Dehnrate) abhängigen Verfestigungsmodell sowie Kriterien für das (dehnratenabhängige) Werkstoffversagen. Bei Kunststoffen spielen bei einer Crashbeanspruchung die für die Kunststoffe sehr charakteristischen Relaxationsprozesse eine untergeordnete Rolle. In diesem Sinne nähern sich die Kunststoffe in ihrem Verhalten den Metallen an. Somit ist eine Beschreibung durch eine elasto-viskoplastische Materialmodellformulierung in erster Näherung sinnvoll. Aber die Unterschiede im Verhalten dieser beiden Werkstoffgruppen bleiben auch bei dynamischer Beanspruchung groß. Speziell für Kunststoffe wurde von MATFEM das Materialmodell MF_Polymer_2D/MF_Polymer_3D (für Schalen- und Solidelemente) entwickelt, das die Besonderheiten des Verhaltens von Kunststoffen abbildet. Das Materialmodell kann als User-Materialmodell an FEM-Programme mit explizit-dynamischer Zeitintegration angekoppelt werden. Im Moment existiert eine Kopplung an PamCrash V2004.
Verbesserte Materialmodelle für die virtuelle Auslegung von Leichtbaustrukturen im Automobilbau bei Crashbelastung
Improved material models for the virtual development of lightweight designs in automotive engineering with respect to crash loading
Dünnwandige Strukturbauteile - Werkstoffkonzepte, Fertigungskonzepte, Simulation, DVM-Tag 2005, 2005 ; 175-186
DVM-Bericht ; 672
2005
12 Seiten, 4 Bilder, 7 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Grossserienfertigung von Faserverbundbauteilen fuer Leichtbaustrukturen im Automobilbau
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