Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Erweiterung der Auswertegrenzen zur Ermittlung von Fließkurven im einachsigen Zugversuch über die Gleichmaßdehnung hinaus

Das am häufigsten eingesetzte Verfahren zur Charakterisierung der mechanischen Werkstoffeigenschaften ist der einachsige Zugversuch, der aber in seiner Auswertbarkeit beim herkömmlichen Vorgehen durch die Gleichmaßdehnung begrenzt ist. Die Rahmenbedingungen für die Versuchsdurchführung sind dabei in der DIN EN ISO 6892 1 genormt. Anhand der kontinuierlich gemessenen Kraft sowie der Dehnung und des daraus resultierenden Probenquerschnitts wird die zugehörige Spannung berechnet. Mit dem Erreichen der Gleichmaßdehnung startet eine lokale Einschnürung und damit wechselt der Spannungszustand vom einachsigen Spannungszustand zum mehrachsigen Spannungszustand. Konventionelle Ansätze berücksichtigen daher nur Messdaten im Bereich der Gleichmaßdehnung zur Fließkurvenextrapolation. Das hier zu entwickelnde Schnittlinienverfahren erlaubt es hingegen den Zugversuch auch über die Gleichmaßdehnung hinaus d. h. bis hin zu höheren Dehnungen auszuwerten und liefert somit eine breitere Datenbasis für die Fließkurvenermittlung und Extrapolation. Der neue Ansatz zur Auswertung des einachsigen Zugversuchs basiert auf dem ergänzenden Einsatz von digitaler Messtechnik zur vollflächigen Dehnungsmessung mittels Digital Image Correlation (DIC) bzw. Grauwertkorrelationsverfahren. Diese ermöglicht die Aufnahme von vollflächig aufgelösten Dehnungsinformationen. Mithilfe des zu entwickelnden Ansatzes werden die auch nach der beginnenden Einschnürung noch einachsigen Spannungsbereiche identifiziert und mittels Schnittlinien ausgewertet. Als alternativer Lösungsweg wird vorgeschlagen, ein künstliches neuronales Netzwerk zu verwenden, um die nach beginnender Einschnürung auftretenden Spannungswerte zu korrigieren und so die Bridgman-Methode zu ersetzen. Die im Rahmen des Forschungsvorhabens zu entwickelnde Methode ist besonders für KMU geeignet, da diese einfach in der Anwendung ist, nur mit geringen Kosten für die Messtechnik verbunden ist und Zugprüfmaschinen auch in KMU weit verbreitet sind.