Entwicklung von Schädigungs- und Gradientenmodellen der Plastizität für metallische Werkstoffe bei Hochgeschwindigkeitsbeanspruchungen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Dietmar Klingbeil
• Subject Area: Metallurgical, Thermal and Thermomechanical Treatment of Materials
• Term: from 2004 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5433596

Bei Hochgeschwindigkeitsbeanspruchungen treten in Bauteilen aus metallischen Werkstoffen typischerweise Zonen mit großen, lokalisierten Deformationen und ggf. Scherbändern auf, die auf die Entfestigung des Werkstoffes durch die Entwicklung von Schädigung und durch die Temperaturerhöhung infolge plastischer Dissipation zurückzuführen sind. Jede im Rahmen der Kontinuumsmechanik lokale Formulierung führt deshalb zu einer Änderung des Typs der Differentialgleichungen, und damit jedes daraus aufbauende Finite-Elemente-Verfahren zur pathologischen Netzabhängigkeit der Ergebnisse. Gradientenmodelle der Plastizität sind dazu geeignet, beides zu vermeiden. Das Ziel besteht darin, durch den Einsatz einer nicht lokalen Stoffgleichung die Beschreibung des werkstoffmechanischen Prozesses beim Auftreten von lokalisierten Deformationen zu verbessern und dadurch die numerische Zuverlässigkeit des eingesetzten Lösungsalgorithmus zu erhöhen. Dies wird dadurch erreicht, dass die numerische Lösung in dem Sinne stabilisiert wird, dass der physikalische Prozess auch beim Auftreten großer, kritischer Dehnraten und lokalisierter Deformation "gut gestellt", also deterministisch, beschrieben wird. Die Aussagen hinsichtlich der Bauteilsicherheit und -zuverlässigkeit können so entscheidend verbessert werden. Besonders die örtliche Plastifizierung und Schädigung des eingesetzten Werkstoffs sowie die Modellierung und rechnerische Analyse mittels der FE-Methode ist hierbei von zentraler Bedeutung.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr. Robert Svendsen