TY - THES

T1 - Inverse Finite-Elemente Analyse zur Auswertung des Heißtorsionsversuches

AU - Wenda, Alexander

N1 - nicht gesperrt

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Der Heißtorsionsversuch ermöglicht die Analyse und Simulation der Warmumformung bis zu großen Umformgraden. Die in der Probe auftretenden Gradienten von Temperatur, Umformgrad und Dehnrate resultieren in einem komplexen Werkstoffverhalten. Das Ziel dieser Arbeit ist, die Versuchsbedingungen besser zu verstehen, und eine Auswertung für den Versuch umzusetzen. Dafür wurden Torsionsversuche an einem austenitischen Stahl (A220) in einer Gleeble 3800 durchgeführt. Im Rahmen der Auswertung wurde ein Finite-Elemente Modell in ABAQUS® implementiert. Die Parametrisierung des Hensel-Spittel Materialmodells erfolgte durch eine inverse Analyse der experimentellen Torsionsdaten. Dabei wird von Startwerten ausgehend jener Parametersatz gesucht, der die geringste Abweichung zwischen numerischen und experimentellen Daten aufweist. Dieses Optimierungsproblem wurde über den Nelder-Mead Algorithmus gelöst. In den experimentellen Ergebnissen hat sich gezeigt, dass bestimmte Versuchsbedingungen eine lokale Instabilität forcieren. Das kann zu einem großen lokalen Temperaturanstieg führen, welcher in stark lokalisierter Verformung resultiert. Eine Auswertung nach der klassischen analytischen Methode kann dann nicht mehr zuverlässig durchgeführt werden. Die durchgeführte Auswertung über eine inverse Analyse, hat eine gute Übereinstimmung zu den experimentellen Ergebnissen gezeigt. Im Vergleich der bestimmten Materialparameter mit Literaturdaten aus Zylinderstauchversuchen, war ebenfalls eine gute Übereinstimmung zu sehen.

AB - Der Heißtorsionsversuch ermöglicht die Analyse und Simulation der Warmumformung bis zu großen Umformgraden. Die in der Probe auftretenden Gradienten von Temperatur, Umformgrad und Dehnrate resultieren in einem komplexen Werkstoffverhalten. Das Ziel dieser Arbeit ist, die Versuchsbedingungen besser zu verstehen, und eine Auswertung für den Versuch umzusetzen. Dafür wurden Torsionsversuche an einem austenitischen Stahl (A220) in einer Gleeble 3800 durchgeführt. Im Rahmen der Auswertung wurde ein Finite-Elemente Modell in ABAQUS® implementiert. Die Parametrisierung des Hensel-Spittel Materialmodells erfolgte durch eine inverse Analyse der experimentellen Torsionsdaten. Dabei wird von Startwerten ausgehend jener Parametersatz gesucht, der die geringste Abweichung zwischen numerischen und experimentellen Daten aufweist. Dieses Optimierungsproblem wurde über den Nelder-Mead Algorithmus gelöst. In den experimentellen Ergebnissen hat sich gezeigt, dass bestimmte Versuchsbedingungen eine lokale Instabilität forcieren. Das kann zu einem großen lokalen Temperaturanstieg führen, welcher in stark lokalisierter Verformung resultiert. Eine Auswertung nach der klassischen analytischen Methode kann dann nicht mehr zuverlässig durchgeführt werden. Die durchgeführte Auswertung über eine inverse Analyse, hat eine gute Übereinstimmung zu den experimentellen Ergebnissen gezeigt. Im Vergleich der bestimmten Materialparameter mit Literaturdaten aus Zylinderstauchversuchen, war ebenfalls eine gute Übereinstimmung zu sehen.

KW - hot torsion test

KW - finite element analysis

KW - inverse analysis

KW - Hensel-Spittel constitutive model

KW - Heißtorsionsversuch

KW - Finite-Elemente Modell

KW - inverse Analyse

KW - Hensel-Spittel Werkstoffmodell

M3 - Masterarbeit

ER -