Anisotropie, Textur, Umformtechnik
Transcript of Anisotropie, Textur, Umformtechnik
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
Dierk Raabe, Franz Roters, Zisu Zhao, Kurt HelmingMax-Planck-Institut, Max-Planck-Str.1
40237 Düsseldorf, Germany, [email protected]
http://www.mpg.de http://www.mpie.de http://edoc.mpg.dehttp://www.mpg.de http://www.mpie.de http://edoc.mpg.de
Lecture Notes - Vorlesung
Anisotropie, Textur, UmformtechnikAnisotropie, Textur, Umformtechnik
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
Anisotropie, Textur, Umformtechnik
Texturkomponenten–Finite–Elemente–Methode
konventionelle Methoden – Fließortkonzepte
Beispiele – Näpfchenziehversuch
VORLESUNG
neue Methode – Texturkomponenten in Kristall-Plastizitäts FE
Experimente – Texturen und Blechprüfung
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
4000 Jahre Anisotropie–Engineering
überall ähnliche mechanische Eigenschaften ?
überall ähnliche Blechstärke ?
überall bekannte Texturen mit guten Tiefzieheigenschaften ?
Vorhersage der Textur-änderungen ?
überall bekannte n-Werte mit guten Streckzieheigen-schaften ?
Vorhersage des lokalenSpringback ?
Verläßliche Werkzeug-optimierung?
Verläßliche Vorhersagevon Hot Spots (Fehler) ?
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
σ
σ
FEM
e.g. Hill
σ
FEM
e.g. TBH
σ
Anisotropie-Engineering –konventionelle Methoden
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
Anisotropie-Engineering –Fließort aus Textur und lokaler Festigkeit
D. Raabe Computational Materials Science, Vol. 19 (2000) 13–26
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
Anisotropie-Engineering –Fließort aus Textur und lokaler Festigkeit
D. Raabe Computational Materials Science, Vol. 19 (2000) 13–26
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
Anisotropie-Engineering –Fließort aus Textur und lokaler Festigkeit
D. Raabe Computational Materials Science, Vol. 19 (2000) 13–26
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
Anisotropie-Engineering –konventionelle Methoden
ui,j
M
FEM e.g. TBH
ni
bj
γ
gi
CP-FEM ni
bj
γ
gi
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
0 5 10 15 20 25strain
0
100
200
300
stre
ss
TCCP-FEM ni
bj
γ
f(g)
Anisotropie-Engineering mit der Texturkomponenten–Finite–Elemente–Methode
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
References
• D. Raabe, K. Helming, F. Roters, Z. Zhao, J. Hirsch : Proceedings of the 13th International Conference on Textures of Materials ICOTOM 13, 2002, Seoul, Korea, Trans Tech Publications, ed.: Dong Nyung Lee, Materials Science Forum, Vols. 408–412 (2002) 257–262.“Texture Component Crystal Plasticity Finite Element Method for Scalable Large Strain Anisotropy Simulations”
• Z. Zhao, F. Roters, W. Mao, D. Raabe: Adv. Eng. Mater. 3 (2001) p.984/990 „Introduction of A Texture Component Crystal Plasticity Finite Element Method for Industry-Scale Anisotropy Simulations”
• D. Raabe, P. Klose, B. Engl, K.-P. Imlau, F. Friedel, F. Roters: Advanced Engineering Materials 4 (2002) 169-180 „Concepts for integrating plastic anisotropy into metal forming simulations”
• D. Raabe, Z. Zhao, W. Mao: Acta Materialia 50 (2002) 4379–4394 „On the dependence of in-grain subdivision and deformation texture of aluminium on grain interaction”
• D. Raabe and F. Roters: International Journal of Plasticity 20 (2004) p. 339-361„Using texture components in crystal plasticity finite element simulations”
• D. Raabe, K. Helming, F. Roters, Z. Zhao, J. Hirsch : Proceedings of the 13th International Conference on Textures of Materials ICOTOM 13, 2002, Seoul, Korea, Trans Tech Publications, ed.: Dong Nyung Lee, Materials Science Forum, Vols. 408–412 (2002) 257–262.“Texture Component Crystal Plasticity Finite Element Method for Scalable Large Strain Anisotropy Simulations”
• Z. Zhao, F. Roters, W. Mao, D. Raabe: Adv. Eng. Mater. 3 (2001) p.984/990 „Introduction of A Texture Component Crystal Plasticity Finite Element Method for Industry-Scale Anisotropy Simulations”
• D. Raabe, P. Klose, B. Engl, K.-P. Imlau, F. Friedel, F. Roters: Advanced Engineering Materials 4 (2002) 169-180 „Concepts for integrating plastic anisotropy into metal forming simulations”
• D. Raabe, Z. Zhao, W. Mao: Acta Materialia 50 (2002) 4379–4394 „On the dependence of in-grain subdivision and deformation texture of aluminium on grain interaction”
• D. Raabe and F. Roters: International Journal of Plasticity 20 (2004) p. 339-361„Using texture components in crystal plasticity finite element simulations”
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
Anisotropie-Engineering mit der Texturkomponenten–Finite–Elemente–Methode
0° scatterwitdh 10° scatterwitdhun
sym
sym
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Anisotropie-Engineering mit der Texturkomponenten–Finite–Elemente–Methode
0° scatterwitdh 10° scatterwitdhPH
Im
isor
i
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
Anisotropie-Engineering mit der Texturkomponenten–Finite–Elemente–Methode
0° scatterwitdh 10° scatterwitdh
PHI
mis
ori
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Anisotropie-Engineering mit der Texturkomponenten–Finite–Elemente–Methode
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
Anisotropie-Engineering mit der Texturkomponenten–Finite–Elemente–Methode
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
0 15 30 45 60 75 900.85
0.90
0.95
1.00
1.05
1.10
1.15
29% Random Portion
0% Random Portion
Experiment
Sample A
Rel
ativ
e E
arin
g H
eigh
t
Angel to RDAngle to rolling direction [°]
71%
Anisotropie-Engineering mit der Texturkomponenten–Finite–Elemente–Methode
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
0 15 30 45 60 75 900.92
0.94
0.96
0.98
1.00
1.02
1.04
1.06
1.08
1.10
Experiment68% Random Portion
32% Random Portion0% Random Portion
Rel
ativ
e E
arin
g H
eigh
t
Angel to RD
Sample B
Angle to rolling direction [°]
Anisotropie-Engineering mit der Texturkomponenten–Finite–Elemente–Methode
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
Anisotropie-Engineering mit der Texturkomponenten–Finite–Elemente–Methode
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
div. of reorientation field, TBHbcc, 48 slip systems, plane strain
(ϕ1=0°)
1.) 2.) 3.)
div r(g)
=0 >0 <0
Divergenzbetrachtung -wie drehen Texturkomponenten ?
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
div. of reorientation fieldTBHbcc48 slip systemsplane strain
Divergenzbetrachtung -wie drehen Texturkomponenten ?
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
Divergenzbetrachtung -wie drehen Texturkomponenten ?
RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung
Exact cubefriction µ=0.1on top /bottom surfaces 50% reduced in thickness
cube with 2.5° scatter friction µ=0.1on top /bottom surfaces 50% reduced in thickness
cube with 2.5° scatter friction µ=0.3on top /bottom surfaces 50% reduced in thickness
Divergenzbetrachtung -wie drehen Texturkomponenten ?
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3% 8%
15%Divergenzbetrachtung -
wie drehen Texturkomponenten ?
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Röntgen-Raster-Textur-Eigenspannungsmeßplätze
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Röntgen-Raster-Textur-Eigenspannungsmeßplätze
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Hochauflösungs-Feldemissions-REM mit EBSP und EDX
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Rasterelektronenmikroskope mit EDX, EBSP
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Transmissionselektronenmikroskop mit EDX und Texturanalyse
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Beispiel: Aluminium - Heterogenität der Dehnungsverteilungund Oberfläche in Automobil-Legierungen