Modellierung des Werkstoffverhaltens beim Warmumformen höchstfester Stähle durch Simulation mikrostruktureller Vorgänge

通过模拟微观结构过程对高强度钢热成型过程中的材料行为进行建模

• 批准号: 5434672
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Mirko Schaper
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Werkstoffkunde (IW)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Units
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2003-12-31 至 2010-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5434672?language=en
• 关键词: Modellierung; des; Werkstoffverhaltens; beim; Warmumformen

Es existieren allgemein einige phänomenologische Modelle zur Beschreibung der Phasenumwandlungen im Gefüge bei der Wärmebehandlung von Stählen, die teilweise für bestimmte Problemstellungen durchaus zufriedenstellende Ergebnisse liefern, indem sie makroskopische Eingangsgrößen mit makroskopischen Ergebnissen verknüpfen. Da die für Umwandlungen verantwortlichen Vorgänge jedoch zu kleineren Skalen zählen, liefern diese Modelle keine neuen Erkenntnisse über grundlegende werkstoffphysikalische Vorgänge bei der Phasenumwandlung. Gerade im Bereich Presshärten ist es wichtig, diese zu verstehen, um die Umwandlung des austenisierten Gefüges bei der kombinierten thermischen und mechanischen Belastung, wie sie beim Abschrecken und Umformen entsteht, gezielt beeinflussen zu können. Ziel des geplanten Projektes ist es daher, ausgehend von der Geometrie des Werkzeugs sowie der Starttemperatur und dem Ausgangsgefüge, das sich nach der Umformung einstellende Gefüge vorherzusagen. Dabei soll weiterhin geklärt werden, welchen Einfluss die Temperaturführung vor und während der Umformung auf die Einstellung der Materialeigenschaften hat. Langfristig dienen die angestrebten Ergebnisse zur Verbesserung makroskopischer Modelle, wie sie derzeit in FEM-Umform- oder Crashsimulationen verwendet werden. Die Vorhersage des sich einstellenden Gefüges aus den Daten für Ausgangsgefüge, Umformgrad und Temperaturverlauf soll unter Verwendung einer mikrostrukturellen Gefügesimulation und nicht durch phänomenologische Berechnungen erfolgen. Hierzu wird ein Modell aufgestellt, welches die Entwicklung des Gefüges höchstfester Stähle während des Warmumformprozesses beschreibt. Das Simulationsmodell bildet die beteiligten Elemente der Werkstoffstruktur als zellulären Automaten ab und beschreibt die Entwicklung ausgehend von einem definierten Anfangszustand des austenitischen Gefüges. Aufgrund der Komplexität der abzubildenden Prozesse muss sich zunächst auf die Modellierung und Simulation der diffusionslosen Phasenumwandlungen bei der Martensitbildung beschränkt werden. Hierbei wird die Temperaturabhängigkeit der Umwandlung durch eine stochastische Ergänzung der Simulationsmethode realisiert. Wenn die diffusionslosen Phasenumwandlungen zufriedenstellend beschrieben werden, ist die Berücksichtigung der diffusionsgesteuerten Phasenumwandlungen, wie sie bei der Bainitentstehung auftreten, geplant. Gegen Ende des Antragszeitraums sollen erste Berechnungsansätze für die Ermittlung von Eigenspannungen im Bauteil erarbeitet worden. Die Simulationsergebnisse werden durch U-ZTU-, DSC- und Dilatometrie-Daten, sowie Kontrollexperimente verifiziert. Ebenfalls geplant sind Vergleichsrechnungen mit phänomenologischen Modellen. Durch diese Simulation soll auf mesoskopischer Ebene eine Lösung für alle im entsprechenden Umformvorgang vorhandenen Parameterfelder gefunden werden. Diese lokalen Lösungen können dann nach Zusammenführung mit der FEM-Simulation des Materialverhaltens aus TP 1 in die makroskopische FEM-Umformsimulation von TP 3 überführt werden. Weiterhin soll das Gefüge der Wärmeeinflusszone der Tailored Blanks Schweißnähte aus TP 4 zur Verifikation simuliert werden. Um ein ausreichend großes Gebiet nachzubilden, soll das gesamte Programm zur Bewältigung der großen Anzahl an Rechenoperationen parallelisiert werden und auf dem vorhandenen Multiprozessorrechner des Instituts für Werkstoffkunde laufen. Die Ergebnisse der beschriebenen Simulation finden weiterhin Eingang in die anderen beteiligten Teilprojekte.

这是一个简单的现象模型，用于在Stählen的Wärmebehandlung von Gefüge上对相位差进行描述，该模型用于通过建立一个无故障的Ergebnisse liefern来估计问题，并使其具有无故障的Ergebnissen。当Umwandlungen verantwortlichen Vorgänge jedoch zählen zählen时，该模型没有新的Erkenntnisse über grundeflung de werkstoffphysikalische Vorgänge bei der Phaswandlung。Gerade im Bereich Presshärten ist es wichtig，diese zu verstehen，um die Umwandlung des Schuisierten Gefüges bei der kombinierten thermischen und mechanischen Belastung，wie sie beim Abschrecken und Umformen entsteht，gezielt beeinflussen zu können.这是一个很大的项目，它需要从工件的几何形状出发，考虑到起始温度和工件的形状，这一点需要在工件的安装过程中进行。Dabei soll weiterhin geklärt韦尔登，welchen Einfluss die Temperaturführung vor and während der Umformung auf die Einstellung der Materialeigenschaften hat. Langfristig dienen angestrebten Ergebnisse zur Verbesserung makroskopischer Modelle，wie sie derzeit in FEM-Umform- oder Crashsimulationen verwendet韦尔登. Die Vorhersage des sich einstellenden Gefüges aus den Daten für Ausgangsgefüge，Umformgrad und Temperaturverlauf soll unter Verwendung einer mikrostrukturellen Gefügesimulation und nicht durch phänomenologische Berechnungen erfolgen. Hierzu wird ein Modell aufgestellt，welches die Entwicklung des Gefüges höchstfester Stähle während des Warmumformprozesses beschreibt.该仿真模型模拟了自动化制造中的最佳元件，并将其应用于一个确定的自动化系统中。在复合材料的研制过程中，必须对韦尔登的相变扩散过程进行建模和模拟。这里将通过一种随机的仿真方法实现环境温度。当扩散扩散扩散阶段被韦尔登（werden）所包围时，扩散阶段的扩散机制就像在基础设施中一样，得到了加强。Gegen Ende des Antragszeitraums sollen erste Berechnungsansätze für die Ermittlung von Eigenspannungen im Bauteil erarbeitet沃登.通过U-ZTU-、DSC-和Dilatometrie-Daten进行了韦尔登，并进行了控制实验验证。Ebenfalls geplant sind Vergleichsrechnungen mit phänomenologischen Modellen.该模拟解决了中尺度问题，并提供了一个用于处理所有参数的中间格式的学习韦尔登。在对TP 3韦尔登进行有限元数值模拟时，采用TP 1的有限元法对材料进行了数值模拟。Weiterhin soll das Gefüge der Wärmeeinflusszone der Tailored Blanks Schweißnähte aus TP 4 zur Verifikation simuliert韦尔登. Um ein ausreichend greßes Gebiet nachzubilden，soll das gesamte sweetmm zur Bewältigung der greßen Anzahl an Rechenoperationen parallelisiert韦尔登und auf dem vorhandenen Multiprozessorrechner des Instituts für Werkstoffkunde劳芬.该工程的beschriebenen模拟发现weiterhin Eingang在该anderen beteligten Teilprojekte。