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Untersuchung des mehrdimensionalen Spannungszustandes in metallischen Prüfkörpern

Titel: Untersuchung des mehrdimensionalen Spannungszustandes in metallischen Prüfkörpern
Typ:
  • Masterarbeit
  • Bachelorarbeit
Betreuer:
Status: offen

Hintergrund

Beginn der Arbeit: ab sofort

Im Automobilbau und speziell in den frühen Entwicklungsphasen ist die numerische Absicherung von Strukturkonzepten zu einem wesentlichen Bestandteil geworden. Die Prognosefähigkeit der Simulation nimmt aufgrund der fortschreitenden Entwicklung von Materialcharakterisierungs- und Modellierungsmethoden sukzessive zu. Gleichzeitig steigt die verfügbare Rechenleistung stetig an, wodurch eine feinere Diskretisierung der Berechnungsmodelle und die Entwicklung neuer Modellierungsmethoden ermöglicht werden. Filigrane Komponenten, die durch Balken- oder Schalen-Elemente approximiert werden, können zunehmend detaillierter und mittels Solid-Elementen abgebildet werden. Um die Schädigung bei unterschiedlichen Spannungszuständen abzuprüfen und zu erfassen, werden derzeit Proben verwendet, die möglichst diskrete, zweidimensionale Spannungszustände hervorrufen.

Problemstellung

In dieser Arbeit sollen gängige Prüfkörper für die Erstellung einer zweidimensionalen Materialkarte (Schalenmodellierung) erforscht, analysiert und untersucht werde - in Hinblick auf den tatsächlich auftretenden Spannungszustand in der Prüfung. Dazu sollen, nach einer Einarbeitung in die Materialmodellierung mittels des Schädigungsmodelles GISSMO in LS-DYNA, die Prüfkörper für metallische Materialien in unterschiedlichen Wandstärken, virtuell in Schalen- und Volumenmodellierung getestet und der Spannungszustand untersucht werden. Darauf aufbauend werden die Prüfkörper während der Prüfung mittels digitaler Bildkorrelation vermessen und die Dehnungsfelder aus Simulation und Messung vergleichen. Anschließend sollen Optimierungsmöglichkeiten an den Prüfkörpern unterschiedlicher Dicke aufgezeigt und Verwendungsmöglichkeiten der standardisierten Prüfkörper für eine dreidimensionale Materialkalibrierung (mit Volumenelementen) aufgezeigt werden.

Aufgabe

  • Einarbeitung und Recherche zu LS-DYNA, den verfügbaren Materialmodellen, sowie dem
    Versagensmodell
  • Einarbeitung, Recherche und Vergleich von (Norm-)Prüfverfahren
  • Untersuchung der Prüfkörper in 2D und 3D mithilfe von Virtual Testing.
  • Durchführung der Versuche im Labor mit 3D-Vermessung
  • Vergleich mit der Prüfung mittels Digitaler Bildkorrelation
  • Dokumentation und Vortrag

Kenntnisgewinn

  • Simulation mit LS-Dyna
  • Materialmodellierung unterschiedlicher Materialien
  • Prüftechnik, optische Messtechnik