TY - THES

T1 - Verzerrungsanalyse räumlich gekrümmter Flächen auf Basis konformer Abbildungsalgorithmen

AU - Ritt, Roland

N1 - gesperrt bis 22-09-2020

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Im modernen Maschinenbau spielt Leichtbau eine Schlüsselrolle für die Reduktion des Materialeinsatzes durch den Einsatz leistungsfähiger Werkstoffe. Hierbei werden immer häufiger neuartige Materialien (z.B Faser-Kunststoffverbunde) gepaart mit neuen Fertigungsprozessen eingesetzt. Um dieser Vielfalt bereits im frühen Stadium der Bauteilentwicklung folgen zu können, ist es notwendig parallel neue Materialmodelle für vorhandene Simulationswerkzeuge (Finite-Elemente-Simulation) bereitzustellen. Ziel dieser Arbeit ist das Entwickeln des mathematischen Gerüsts (Framework) eines zerstörungsfreien Verzerrungsanalyse-Algorithmus für Oberflächen, um die Validierung von Umformprozessen und Materialmodellen mit realen Bauteilen vornehmen zu können. Ein Verzerrungszustand wird im Allgemeinen durch die relativen Verschiebungen von Materialpunkten berechnet. Zu diesem Zweck wird auf das Bauteil ein regelmäßiges Referenzmuster, welches der nachfolgenden Umformung folgt, aufgebracht. Die nach dem Umformvorgang digitalisierten Knotenpunkte des Musters werden in weiterer Folge als Knoten eines finiten Elements interpretiert. Da innerhalb dieser Elemente eine Verzerrungsanalyse unabhängig von den jeweils anderen möglich ist, kann die Berechnung effizient formuliert werden. Mit Hilfe des vorgestellten Frameworks ist eine individuell gestaltete Verzerrungsanalyse durch Ändern des Elementtyps oder Berechnen unterschiedlicher Verzerrungstensoren möglich. Zusätzlich zu einer umfangreichen Validierung des Algorithmus mittels konventioneller Finite-Elemente-Simulation wurde eine vollflächige Verzerrungsanalyse anhand eines realen Bauteils durchgeführt.

AB - Im modernen Maschinenbau spielt Leichtbau eine Schlüsselrolle für die Reduktion des Materialeinsatzes durch den Einsatz leistungsfähiger Werkstoffe. Hierbei werden immer häufiger neuartige Materialien (z.B Faser-Kunststoffverbunde) gepaart mit neuen Fertigungsprozessen eingesetzt. Um dieser Vielfalt bereits im frühen Stadium der Bauteilentwicklung folgen zu können, ist es notwendig parallel neue Materialmodelle für vorhandene Simulationswerkzeuge (Finite-Elemente-Simulation) bereitzustellen. Ziel dieser Arbeit ist das Entwickeln des mathematischen Gerüsts (Framework) eines zerstörungsfreien Verzerrungsanalyse-Algorithmus für Oberflächen, um die Validierung von Umformprozessen und Materialmodellen mit realen Bauteilen vornehmen zu können. Ein Verzerrungszustand wird im Allgemeinen durch die relativen Verschiebungen von Materialpunkten berechnet. Zu diesem Zweck wird auf das Bauteil ein regelmäßiges Referenzmuster, welches der nachfolgenden Umformung folgt, aufgebracht. Die nach dem Umformvorgang digitalisierten Knotenpunkte des Musters werden in weiterer Folge als Knoten eines finiten Elements interpretiert. Da innerhalb dieser Elemente eine Verzerrungsanalyse unabhängig von den jeweils anderen möglich ist, kann die Berechnung effizient formuliert werden. Mit Hilfe des vorgestellten Frameworks ist eine individuell gestaltete Verzerrungsanalyse durch Ändern des Elementtyps oder Berechnen unterschiedlicher Verzerrungstensoren möglich. Zusätzlich zu einer umfangreichen Validierung des Algorithmus mittels konventioneller Finite-Elemente-Simulation wurde eine vollflächige Verzerrungsanalyse anhand eines realen Bauteils durchgeführt.

KW - vollflächiger Verzerrungszustand für Oberflächen

KW - finite Elemente

KW - Verzerrungsanalyse

KW - Verzerrungstensor

KW - Materialmodelle

KW - full-field surface strain

KW - finite-elements

KW - strain analysis

KW - strain tensor

KW - material model

M3 - Masterarbeit

ER -