Modellierung des Fließverhaltens und Beschreibung des duktilen Versagens in einem weiten Bereich von Dehngeschwindigkeiten

Die Beschreibung des Werkstoffverhaltens durch geeignete konstitutive Modelle ist eine wesentliche Grundlage für die Simulation der in der Praxis auftretenden Verformungs‐ und Versagensvorgänge. Dabei ist insbesondere für die Simulation hochgeschwindigkeitsbelasteter Bauteile, wie sie in den ballistischen und Crash‐Vorgängen sowie bei Hochgeschwindigkeitsumformprozessen erfolgen, die Kenntnis von dynamischen Werkstoffkennwerten sowie des Werkstoffverhaltens unter Berücksichtigung der realen Belastungsbedingungen unbedingt erforderlich. Die Modellierung auf der Grundlage des Konzeptes der thermischen Aktivierung, z. B. durch das MTS‐Modell, führt bei hohen Verformungen und extremen Dehngeschwindigkeiten zu einer sehr guten Übereinstimmung zwischen modelliertem und realem Werkstoffverhalten. 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. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden bei der Modellierung des Versagensverhaltens die Effekte der Temperatur, der Geschwindigkeit und der Verformungsverfestigung zusätzlich zum Einfluss der Spannungsmehrachsigkeit berücksichtigt. Die Bestimmung des Spannungsmehrachsigkeitsgrades bei der Einschnürung bzw. im Kerbbereich der gekerbten Zugproben bis zur Rissinitiierung erfolgte mittels FE‐Rechnungen. Es konnte gezeigt werden, dass das dynamische Verfestigungsverhalten des Werkstoffes die resultierenden Schädigungskurven stark beeinflusst.