Thermomechanische und schädigungsmechanische Modellierung von hochlegierten TRIP-Stählen

Autor: Seupel, Andreas
Jazyk: němčina
Rok vydání: 2020
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Druh dokumentu: Text<br />Doctoral Thesis
Popis: Die Arbeit widmet sich der Entwicklung und numerischen Implementierung eines nichtlokalen kontinuumsmechanischen Schädigungsmodells zur Beschreibung des duktilen Versagens eines austenitischen TRIP-Stahlgusses. Dieser weist eine martensitische Phasenumwandlung während der Verformung auf. Das Umwandlungs- und Verfestigungsverhalten des Untersuchungswerkstoffs hängt stark von Temperatur und Spannungszustand ab. Deshalb wird ein vollständig thermomechanisch gekoppeltes Viskoplastizitätsmodell zugrunde gelegt, welches die temperaturabhängige Zug-Druck-Asymmetrie von Verfestigung und verformungsinduzierter Martensitentwicklung abbildet. Bei erhöhter Dehnrate können experimentell beobachtete Kreuzungseffekte der Fließkurven vorhergesagt werden. Die Schädigungsmodellierung baut auf dem viskoplastischen Grundmodell auf, wobei das netzunabhängige Verhalten durch eine Gradientenerweiterung im Rahmen der mikromorphen Theorie erreicht wird. Im Modell können verschiedene Ansätze für Schädigungsinitiierung und -entwicklung kombiniert werden. Die Einflüsse der Modellparameter auf die Ergebnisse von Risswachstumssimulationen werden für ausgewählte Modellvarianten untersucht und bewertet. Mithilfe erarbeiteter Kalibrierungsstrategien können die qualifizierten Varianten erfolgreich an experimentelle Ergebnisse von Kerbzugversuchen und bruchmechanischen Kompaktzugproben angepasst werden.
The present thesis comprises the development and numerical implementation of a non-local damage model in order to describe ductile failure of a cast austenitic TRIP-steel. The TRIP-steel shows a martensitic phase transformation during deformation. The transformation and strain hardening behavior is strongly dependent on temperature and stress state. For this reason, a fully thermomechanically coupled viscoplasticity model is proposed, which exhibits the temperature dependent tension-compression-asymmetry of strain hardening and deformation-induced martensite evolution. Experimentally observed crossing effects of the flow curves can be predicted at increased strain rates. The damage modeling is based on the viscoplastic basic model, whereby the mesh-independent behavior is achieved by a gradient extension within the framework of micromorphic theory. Different approaches for damage initiation and evolution can be combined within the model. The influences of the model parameters on results of crack growth simulations are investigated and evaluated for selected model variants. With the help of developed calibration strategies the qualified variants can be successfully adapted to experimental results of notched tensile tests and compact tension tests.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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