TY - THES

T1 - Simulation eines Festwalzprozesses unter Einbeziehung von Werkstoffmodellen

AU - Friedl, Stefan

N1 - gesperrt bis 30-05-2014

PY - 2011

Y1 - 2011

N2 - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erstellung eines Simulationsmodells für den Festwalzprozess anhand gekerbter Proben und der damit verbundenen Induzierung von Druckeigenspannungen, welche eine deutliche Erhöhung der Schwingfestigkeit mit sich ziehen. Sämtliche Simulationen werden mit dem Finite-Elemente-Programm, Abaqus, durchgeführt. Für ein geeignetes Modell werden verschiedene Herangehensweisen an das Materialmodell, wie etwa die Betrachtung der duktilen Schädigung oder die Implementierung eines zyklischen Werkstoffmodells in die Simulation für den Festwalzprozess, gegenübergestellt und analysiert. Es wird die inkrementelle Schädigung dD als Funktion des Vergleichsdehnungsinkrements und der (über die Vergleichsspannung normierten) hydrostatischen Spannung dargestellt. Für das Combined Hardening Modell, durch welches ein zyklisches Werkstoffverhalten widergespiegelt werden kann, werden LCF-Versuche (Low Cycle Fatigue-Versuche) durchgeführt. Die experimentell ermittelten Materialdaten bzw. Hysteresen werden über das Combined Hardening Modell angenähert um so Werkstoffparameter für die Festwalzsimulation zu generieren. Weiters werden röntgenographische Eigenspannungsmessungen bei festgewalzten Proben durchgeführt. Um die Vorgänge bei der Eigenspannungsmessung näher zu betrachten, wird in dieser Arbeit der Materialabtrag und die damit verbundenen Spannungsumlagerungen simuliert. Auf Basis dieser Simulationsergebenisse wird auch die Theorie nach Moore and Evans behandelt. In Moore and Evans werden einfache Näherungen entwickelt, um aus dem gemessenen Eigenspannungsverlauf auf den ursprünglichen Verlauf zurück zurechnen. Durch die bessere Abbildung des Werkstoffverhaltens kann eine Optimierung bei der Simulation der durch den Festwalzprozess eingebrachten Eigenspannungen bewirkt werden, was eine Aufwertung des Simulationsmodells mit sich zieht.

AB - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erstellung eines Simulationsmodells für den Festwalzprozess anhand gekerbter Proben und der damit verbundenen Induzierung von Druckeigenspannungen, welche eine deutliche Erhöhung der Schwingfestigkeit mit sich ziehen. Sämtliche Simulationen werden mit dem Finite-Elemente-Programm, Abaqus, durchgeführt. Für ein geeignetes Modell werden verschiedene Herangehensweisen an das Materialmodell, wie etwa die Betrachtung der duktilen Schädigung oder die Implementierung eines zyklischen Werkstoffmodells in die Simulation für den Festwalzprozess, gegenübergestellt und analysiert. Es wird die inkrementelle Schädigung dD als Funktion des Vergleichsdehnungsinkrements und der (über die Vergleichsspannung normierten) hydrostatischen Spannung dargestellt. Für das Combined Hardening Modell, durch welches ein zyklisches Werkstoffverhalten widergespiegelt werden kann, werden LCF-Versuche (Low Cycle Fatigue-Versuche) durchgeführt. Die experimentell ermittelten Materialdaten bzw. Hysteresen werden über das Combined Hardening Modell angenähert um so Werkstoffparameter für die Festwalzsimulation zu generieren. Weiters werden röntgenographische Eigenspannungsmessungen bei festgewalzten Proben durchgeführt. Um die Vorgänge bei der Eigenspannungsmessung näher zu betrachten, wird in dieser Arbeit der Materialabtrag und die damit verbundenen Spannungsumlagerungen simuliert. Auf Basis dieser Simulationsergebenisse wird auch die Theorie nach Moore and Evans behandelt. In Moore and Evans werden einfache Näherungen entwickelt, um aus dem gemessenen Eigenspannungsverlauf auf den ursprünglichen Verlauf zurück zurechnen. Durch die bessere Abbildung des Werkstoffverhaltens kann eine Optimierung bei der Simulation der durch den Festwalzprozess eingebrachten Eigenspannungen bewirkt werden, was eine Aufwertung des Simulationsmodells mit sich zieht.

KW - Festwalzprozess

KW - Werkstoffmodelle

KW - Simulation

KW - zyklisches Werstoffverhalten

KW - Combined Hardening Modell

KW - deep rolling process

KW - notched specimen

KW - Combined Hardening Model

KW - residual compressive stress

KW - material model

M3 - Diplomarbeit

ER -