Informationstag Materialcharakterisierung und Messtechnik

Wachsende Anforderungen an die Prognosegüte von numerischen Simulationen, sowie die Entwicklung neuer Werkstoffe stellen die Charakterisierung von mechanischen Materialeigenschaften vor immer neue Herausforderungen. Beispielsweise erfordert die numerische Fertigungs- und Prozesssimulation und die anschließende Übertragung von Vordehnungen, Vorschädigungen und z.B. auch der Blechausdünnung auf die Crashsimulation eine zunehmend aufwendigere Charakterisierung der mechanischen Materialeigenschaften. Auch das Deformations- und Schädigungsverhalten von Bauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten kann wesentlich besser numerisch abgebildet werden, wenn anisotrope und viskoplastische Materialeigenschaften in der Simulation berücksichtigt werden.

Bei großen Deformationen oder ausgeprägt plastischem Werkstoffverhalten (z.B. bei Thermoplasten) reicht es nicht mehr, das Materialverhalten mit Hilfe einfacher Materialkennwerte, wie Querdehnzahl, Elastizitätsmodul oder Fließspannung zu beschreiben. Es werden dann aufwändigere Materialbeschreibungen notwendig, die das Deformations- und Schädigungsverhalten der Werkstoffe spezifisch für den Einsatz und die Belastungsart im späteren Bauteil möglichst genau beschreiben können.

Dazu werden die notwendigen mechanischen Eigenschaften anhand geeigneter Experimente ermittelt, die im Weiteren Kalibrierungsprozess die Grundlage für die Materialkarte liefern. Typischerweise werden die durchgeführten Experimente mit der Materialkarte simuliert und die virtuellen mit den physikalischen Ergebnissen verglichen. Die Prognosegüte der Materialkarte kann sukzessive mit Hilfe eines "reverse-engineering-Verfahrens" optimiert werden.

Inhalte

Am Infotag werden folgende Themen vorgestellt und ggf. vertieft:

• Welche Versuche sind notwendig, um einen Werkstoff ausreichend genau zu beschreiben?
• Wie werden Dehnungen gemessen und Spannungen ermittelt?
• Wie wird daraus eine Fließkurve erstellt?
• Wie kann man anistropes Materialverhalten bei Metallen und Kunststoffen erkennen, charakterisieren und in der Simulation berücksichtigen?
• Wie wird eine einfache MAT24-Karte erstellt?
• Wie wird Dehnratenabhängigkeit ermittelt und in der Simulation definiert?
• Einblick in die Materialcharakterisierung mit Hilfe der "Full-Field Calibration (FFC)"
• Anforderungen bei der Kalibrierung komplexerer Materialmodelle