Verformungs- und Versagensverhalten ausgewählter niedrig legierter Stähle unter Variation von Temperatur, Verformungsgeschwindigkeit und Spannungszustand

• Main Author: Abdel-Malek, Shawky
• Other Authors: TU Chemnitz, Fakultät für Maschinenbau
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Universitätsbibliothek Chemnitz 2006
• Subjects: Kerbzugversuche; MTS-Model; Spannungszustand; Versagensverhalten; Werkstoffverhalten; Zugbelastung; hohe Dehngeschwindigkeit; ddc:620; Bruch; Deformationsverhalten; Stoffgesetz; Werkstoff
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:ch1-200600792; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:ch1-200600792; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/5192/data/Diss.pdf; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/5192/20060079.txt

Die Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften von Stählen sind gefügeabhängige Größen. Die Einflüsse von Temperatur und Verformungsgeschwindigkeit auf die Werkstoffwiderstandsgrößen sind von grundlegender Bedeutung für das Verständnis und die Charakterisierung des Werkstoffverhaltens. Die Beschreibung des Werkstoffverhaltens durch geeignete konstitutive Modelle ist eine wesentliche Grundlage für die Simulation der in der Praxis auftretenden Verformungs- und Versagensvorgänge. Die Simulation hochgeschwindigkeits-belasteter Bauteile, wie sie in den ballistischen und Crash-Vorgängen sowie bei Hochgeschwindigkeitsumformprozessen erfolgt, erfordert die Kenntnis von dynamischen Werkstoffkennwerten sowie des Werkstoffverhaltens unter Berücksichtigung der Belastungsbedingungen. Die Ermittlung der relevanten Werkstoffeigenschaften für die niedrig legierten Stähle 28NiCrMoV10, 30CrMoV9, 30NiCrMo16-6 und 15NiCrMo10-6 steht im Vordergrund dieser Arbeit. Für die Ermittlung der Werkstoffkenndaten werden spezielle Prüfaufbauten sowie moderne, teilweise selbstentwickelte Messtechniken verwendet. Es ist gezeigt worden, dass die Anwendung des Konzeptes der thermischen Aktivierung durch das MTS-Modell auch bei hohen Verformungen und extremen Dehngeschwindigkeiten für die niedrig legierten Stähle zu sehr guten Ergebnissen führt. Bei niedrigen Geschwindigkeiten bzw. hohen Temperaturen kann durch Einfügen eines zusätzlichen Spannungsanteils der Effekt der dynamischen Reckalterung berücksichtigt und damit der Gültigkeitsbereich des MTS-Modells erweitert werden. Als dritte Neuheit wird eine Beziehung für die Abhängigkeit der thermisch aktivierten Spannung von der Menge der Legierungselemente erstellt. Mit FE-Rechnungen wurde der Grad der Spannungsmehrachsigkeit bei der Einschnürung und der Rissinitiierung bestimmt. Es wurde gezeigt, dass das Verfestigungsverhalten den Verlauf der Spannungsmehrachsigkeit stark beeinflusst. Zur Beschreibung der Versagensinitiierung wurden zwei Versagensmodelle herangezogen und ihre Parameter bestimmt. Die verschiedenen Einflüsse auf das Versagensverhalten werden eingehend diskutiert.