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Experimental basis for an orthotropic failure model for application in crash simulation : = Experimentelle Grundlagen für ein orthotropes Versagensmodell für die Anwendung in der Crashsimulation
Ort / Verlag
Paderborn
Erscheinungsjahr
2019
Verknüpfte Titel
Beschreibungen/Notizen
Tag der Verteidigung: 02.05.2018
ger: Um das Verhalten von Strukturen frühzeitig im Entwicklungsprozess mittels numerischer Simulationen vorhersagen zu können, ist eine genaue Beschreibung der Materialeigen-schaften notwendig. Diese Arbeit fokussiert sich auf das orthotrope Versagen von hoch- und ultrahochfesten Stahlblechen. Das Materialverhalten wurde u.a. mittels optischer Dehnungsmessung untersucht und zeigte eine Abhängigkeit von dem Belastungszustand und der Probenorientierung. Zudem wurde für einen ausgewählten hochfesten Stahl der Einfluss der Materialdicke auf das Materialverhalten bestimmt.Auf Basis der lokalen Dehnungen wurde die plastische Instabilität, definiert als Beginn der makroskopischen Schädigung, experimentell bestimmt. Mittels der lokalen Dehnungen und eines Plastizitätsmodells wurden die Lastpfade der untersuchten Proben ermittelt, die Belastungszustände bei Versagen bestimmt und die Versagenskurven des Materialmodells definiert.Anhand der experimentellen Ergebnisse wurden die Materialien orthotrop charakterisiert. Um den Einfluss der Orthotropie zu bestimmen, wurde eine Robustheitsanalyse durchgeführt. Mittels der Materialmodelle konnte das Verhalten der Proben vorhergesagt werden. Allerdings zeigte das orthotrope Materialmodell einen nur geringen Einfluss auf das untersuchte Bauteil der Robustheitsanalyse.
eng: To predict the behaviour of structures at early stages of the development process by numerical simulations sufficiently, a proper description of material properties, e.g. rolling induced orthotropy of sheet metals, is necessary. This work focuses on the orthotropic failure of high and ultrahigh strength steel sheet metals. Material behaviour was investi-gated by applying various measurement methods, e.g. digital image correlation, revealing a dependency on the loading and the specimen orientations. Moreover, the influence of the material thickness was examined for selected high strength steels.The plastic instability, which defines the onset of damage of the continuum, was specified experimentally based on the local strain fields. These were also utilised to describe the load paths incorporating the applied plasticity model. On basis of these load paths the failure points as well as the failure curves of the material model were established.Based on the experimental results, all materials were characterised including their orthotropic properties. To distinguish the effect of orthotropy, a robustness analysis was conducted. Even though the material model was able to represent the different speci-mens, only minor effects were observed for the virtually investigated component.