Bestimmung der plastischen Anisotropie von Blechwerkstoffen durch ortsaufgelöste Simulationen auf Gefügeebene

In dieser Arbeit wurden numerische Simulationen mit dreidimensionalen Modellen der Gefüge unterschiedlicher Blechwerkstoffe durchgeführt, um das plastische Fließverhalten in Abhängigkeit wesentlicher Mikrostrukturmerkmale zu bestimmen. Auf diese Weise ist es möglich, die auf Basis einer experimentellen Charakterisierung durchgeführte Bestimmung von Werkstoffeigenschaften durch Simulationsergebnisse für beliebige Belastungszustände zu ergänzen.

Für die Auslegung von Umformprozessen ist die Berücksichtigung der bei Blechwerkstoffen häufig auftretenden Anisotropie der mechanischen Eigenschaften von großer Bedeutung. In dieser Arbeit wurde mit dem Konzept des virtuellen Testens eine Methode entwickelt und umgesetzt, mit der anisotrope Eigenschaften und Kennwerte durch numerische Simulationen mit dreidimensionalen Modellen der Mikrostruktur berechnet werden können. Die Simulationsergebnisse lassen sich analog zu im Experiment ermittelten Kennwerten beispielsweise für die Anpassung von Fließortmodellen für die Umformsimulation nutzen. Für verschiedene Blechwerkstoffe wurde untersucht, wie sich mit der Finite-Elemente-Methode und einer Materialmodellierung im Rahmen der Kristallplastizität das plastische Fließverhalten in Abhängigkeit wesentlicher Mikrostrukturmerkmale bestimmen lässt. Darüber hinaus wurde für einen einphasigen Tiefziehstahl durch die Kombination unterschiedlicher numerischer Methoden eine digitale Prozesskette realisiert, die die Entwicklung der kristallographischen Textur und die damit verbundene Entwicklung der plastischen Anisotropie während der Halbzeugherstellung abbildet.