Simulation der thermischen und mechanischen Beanspruchung von Bremsscheiben unter Berücksichtigung der Gefügestruktur

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Die hohen Anforderungen von Lkw Bremsscheiben bei vergleichsweise geringem Bauraum machen die Computersimulation zu einem wichtigen Werkzeug bei der Auslegung der Scheiben. Die Berech-nungen werden hierbei fast ausschließlich im makroskopischen Bereich durchgeführt. Gefügeände-rungen, die während der Lebensdauer der Bremsscheibe auftreten und die die Spannungszustände innerhalb des Materials verändern, können mit den herkömmlichen Methoden nur schwer beschrieben werden.Diese Lücke soll durch den Einsatz der Phasenfeldmodellierung geschlossen werden. Im Rahmen des Transferprojekts wird durch Mikrostruktursimulationen der Einfluss der Gefügestruktur des Gusseisens auf die mechanischen und thermischen Eigenschaften untersucht. Beim Bremsvorgang werden über die Bremsbacke hohe thermische Energien und mechanische Spannungen in den Werkstoff einge-bracht, die u.a. eine Phasenumwandlung von Ferrit/Perlit zu Austenit bewirken. Diese Gefügeänderung soll in den Phasenfeldsimulationen beschrieben und deren Rückwirkung auf die mechanischen Eigenschaften bestimmt werden. Zur Validierung werden die Gefügesimulationen durch eine metallo-graphische und chemische Charakterisierung des Werkstoffs begleitet. Basierend auf der Auswertung der Simulationsergebnisse sollen neue Materialmodelle hergeleitet und für gekoppelte thermisch-mechanische Simulationen auf der makroskopischen Skala der 3D Bremsscheibe genutzt werden. Aufbauend auf den Materialmodellen werden in den makroskopischen Simulationen die Schirmung sowie der Verschleiß berücksichtigt.