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Strukturmechanik
Strukturmechanik

Plastisches Werkstoffverhalten von Metallen simulieren

Übersicht

Seminar Experte

Lernen Sie mehr über die realitätsnahe Abbildung metallischen Materialverhaltens und typische Bausteine plastischer Festigkeitsnachweise kennen. Diese Schulung wird als 2-tägiges Seminar angeboten.

Dauer
2 Tage

Voraussetzungen
Grundwissen in Ansys Mechanical

Verwendete Software
Ansys Mechanical

Nutzen
  • Wichtige Materialmodelle für Metalle in Ansys kennenlernen
  • Messdaten aufbereiten und Modellkombinationen richtig einsetzen
  • Fehler im Modell finden und das Konvergenzverhalten verbessern
  • Situationsgerecht das passende plastische Materialmodell auswählen

Beschreibung

Infolge der kristallinen Struktur treten bei Metallen Effekte wie bleibende Verformungen auf, die sich nicht durch ein linear-elastisches Gesetz beschreiben lassen. Die Abhängigkeit des Spannungsniveaus von der Deformationsgeschichte und der Lastgeschwindigkeit ist oft besonders ausgeprägt, so dass nichtlineare Werkstoffmodelle notwendig sind, um die plastische Reserve der Metalle zu ermitteln. Als plastische Reserve kann man den Unterschied zwischen einer Traglast und dem ersten Auftreten von Plastizität verstehen oder die Identifikation für das Einspielen von einem plastisch werdenden Bereich bei zyklischer Belastung. Zudem wird in vielen Richtlinien zu Festigkeitsnachweisen wie Eurocode oder FKM die Analyse des plastischen Materialverhaltens vorausgesetzt.

Im Seminar bekommen Sie einen tiefen Einblick in die wichtigsten Materialmodelle für Metalle in Ansys. Neben dem Verständnis für die Begriffe der ratenunabhängigen und ratenabhängigen Plastizität erlernen Sie, wie die Messdaten aufbereitet werden und bei welchen Belastungsszenarien, welche Modellkombinationen zum Einsatz kommen. Praktische Übungen helfen bei der Modellfehlersuche und der Verbesserung des Konvergenzverhaltens physikalisch nichtlinearer Probleme. Sie erhalten eine solide Basis, um ein passendes plastisches Materialmodell auszuwählen und für Ihre Aufgabenstellung erfolgreich anzuwenden oder einen simulationsbasierten plastischen Festigkeitsnachweis durchzuführen. 

Detaillierte Agenda für diese 2-tägige Schulung

Tag 1

01 Überblick über die Welt der Metalle

  • Vom elastischen zum plastischen Materialverhalten
  • Workshop: Plastische Traglastreserve eines Stahlträgers
  • Einfluss von Metalleigenschaften, Temperatur und Lastgeschwindigkeit
  • Typische Spannungs-Dehnungs-Verläufe aus der Messung
  • Wahre Spannungen und Dehnungen – technische Größen
  • Ansys-konforme Berechnung von Spannungen und Dehnungen aus Messdaten

02 Abbildung des plastischen Materialverhaltens im FE-Modell

  • Wann fängt ein Metall an zu fließen?
  • Fließfunktion, Fließregel, Belastungs- und Entlastungsbedingung
  • Entwicklung der Fließfläche in Abhängigkeit von der plastischen Dehnung
  • Isotrope Plastizität nach von-Mises und anisotrope Plastizität nach Hill
  • Workshop: Plastische Ergebnisgrößen und Ihre Bedeutung am Beispiel einer Zugprobe

03 Ansys Materialmodelle für monotone Lasten

  • Ratenunabhängige Modelle mit isotroper Verfestigung
  • Bilinear (BISO), multilinear (MISO) und nichtlinear (NLISO: POWER, VOCE)
  • Definition der Materialgesetze in der Ansys-Mechanical-Materialbibliothek
  • Der APDL-Weg innerhalb von Ansys Mechanical für spezielle Materialgesetze
  • Bestimmung der Materialparameter bei nichtlinearer Verfestigung
  • Workshop: Virtueller Zugversuch – Gegenüberstellung isotroper Verfestigungsmodelle
  • Workshop: Auswertung des statischen Bauteilversagens in Anlehnung an FKM NL

04 Ansys Materialmodelle bei zyklischer Belastung

  • Ratenunabhängige Modelle mit kinematischer Verfestigung
  • Bilinear (BKIN), multilinear (KINH) und nichtlinear (Chaboche )
  • Bauschinger Effekt, Rückspannung und kinematische Glieder
  • Ratcheting und Shakedown bei asymmetrischer Last
  • Beispiel: Virtueller Zugversuch – Gegenüberstellung kinematischer Verfestigungsmodelle
  • Workshop: Platte unter zyklischer Last mit Chaboche, inklusive Curve Fit und Vergleich mit multilinearer kinematischer Verfestigung

Tag 2

05 Kombinationen von kinematischer und isotroper Verfestigung

  • Hysteresen mit Kraft- und Verschiebungssteuerung
  • Zyklische Verfestigung und Entfestigung
  • Monotone im Vergleich zu zyklischer Spannungs-Dehnungskurve
  • Spannungs-Dehnungs-Kennlinie über die Ramberg-Osgood-Gleichung abschätzen
  • Nichtlineare Analyseeinstellungen
  • Workshop: Curve Fit für kombinierte Verfestigung (Voce, Chaboche)
  • Workshop: Zyklische Analyse eines Ringbehälters

06 Einfluss der Lastgeschwindigkeit im Kurzzeitbereich

  • Viskoplastische Modelle in Ansys Mechanical (Peirce, Perzyna, Anand)
  • Abbildung der Dehnratensensitivität im FE-Modell
  • Unterschied zwischen expliziten und impliziten Lösungsverfahren
  • Kurzzeitfestigkeit nach dem Energiekonzept
  • Workshop: Ertragbare Schwingspielzahl einer Elektronikkomponente (Anand-Modell mit energiebasiertem Kriterium)

07 Langzeitverhalten bei konstanter Last und hoher Temperatur

  • Phänomen des Kriechens
  • Unterschiede zwischen primärem, sekundärem und tertiärem Kriechen
  • Einflussgrößen auf das Kriechverhalten (Spannung, Kriechdehnrate, Temperatur)
  • Dehnungsexplizite und zeitexplizite Ansätze
  • Aufbereitung von experimentellen Kriechkurven (Hinweise zum erfolgreichen Curve Fit)
  • Workshop: Curve Fit für sekundäres Kriechen
  • Workshop: Simulation eines Auspuffkrümmers unter Temperaturlast

08 Spezielle Effekte bei Metallen

  • Zug-Druck-Asymmetrie im plastischen Bereich (Gußeisen - Cast Iron)
  • Beispiel: Virtueller Zugversuch – Cast-Iron-Modell
  • Statische Kristallerholung der isotropen und kinematischen Verfestigung
  • Workshop: Rohrzugprobe - Einbinden kinematisch statischer Erholung im Chaboche-Modell
  • Phänomenologische Schädigungsentwicklung nach Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN)
  • Beispiel: Virtueller Zugversuch - Neubildung, Wachstum und Zusammenwachsen von Poren im GTN-Modell

Ihre Referenten

Dr.-Ing. Rumena Tsotsova
Berechnungsingenieurin, CADFEM Germany GmbH, Grafing
Dr. sc. ETH Manfred Maurer
Technik, CADFEM (Suisse) AG, Aadorf
Dr. sc. Jörg Helfenstein
Leiter Seminare, CADFEM (Suisse) AG, Aadorf
Moritz Strummer
Berechnungsingenieur, CADFEM (Austria) GmbH, Wien
Bernard Feuillard
Technik, CADFEM (Suisse) AG, Renens

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Sobald die Mindestteilnehmerzahl erreicht ist, erhalten Sie eine endgültige Seminarbestätigung mit weiteren Informationen. Wenn Sie ein Präsenz-Seminar gebucht haben, empfehlen wir Ihnen, die endgültige Reisebuchung erst ab diesem Zeitpunkt vorzunehmen.

Falls die Mindestteilnehmerzahl einmal nicht zustande kommt, behalten wir uns vor, den Seminartermin bis spätestens 7 Tage vor Seminarbeginn abzusagen. Gerne informieren wir Sie zu alternativen Terminen, Schulungsformaten oder Seminaren. Bitte beachten Sie, dass wir keine Haftung für bereits vorgenommene Hotel- oder Reisebuchungen seitens der Teilnehmenden übernehmen.

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Seminarplätze werden grundsätzlich nach der Reihenfolge der Anmeldung vergeben. Deshalb empfehlen wir Ihnen immer eine frühzeitige Buchung für Ihren Wunschtermin.

Solange ein Seminar noch über freie Plätze verfügt, können diese gebucht werden.

Zu welcher Uhrzeit beginnen und enden die Seminare?

In der Regel beginnen die Seminare um 9:00 Uhr und enden um 17:00 Uhr der jeweiligen Ortszeit. Die konkreten Seminarzeiten werden Ihnen in der Buchungsbestätigung genannt. Bitte beachten Sie, dass je nach Seminarveranstalter eine mögliche Zeitverschiebung zwischen Ihrer Ortszeit und der des Seminarveranstalters bestehen kann. Zur genauen Orientierung enthalten alle Zeitangaben eine Information über die Verschiebung zur Referenz Greenwich Mean Time (GMT).

Leiter Technik Österreich