Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Systematische Kalibrierung, Validierung und Bewertung von Versagensmodellen für die Crashsimulation von hochfesten Stahlblechwerkstoffen

In diesem Vorhaben wird eine systematische Vorgehensweise für die Kalibrierung, Validierung und Bewertung von Versagensmodellen für die Crashsimulation hoch- bis höchstfester Stahlblechwerkstoffe erarbeitet und erprobt. In crashrelevanten Fahrzeugstrukturen eingesetzte hoch bis höchstfeste Stahlblechwerkstoffe stellen aufgrund ihrer eingeschränkten Duktilität hohe Anforderungen an die Versagensprognose. In den letzten Jahren wurden dazu viele neue komplexe Versagensmodelle entwickelt, deren Kalibrierung und Validierung bisher in Abhängigkeit der gewählten experimentellen und numerischen Parameter erfolgen. Am Fraunhofer IWM liegt eine breite Datenbasis eines von quasistatischer bis crashartiger Belastung umfangreich charakterisierten DP1000 vor, die für die Kalibrierung gezielt erweitert wird. Für ausgewählte, vielversprechende Versagensmodelle sollen zunächst die 3D-Versagensflächen analytisch beschrieben werden, da die in der Crashsimulation überwiegend verwendeten 2D-Schalenelemente Einschnürvorgänge bis zum Bruch meist nicht korrekt wiedergeben können. Die Versagensparameter für 2D-Schalenelemente werden dann unter Berücksichtigung von Dehnrateneffekten abgeleitet und geeignete Probengeometrien definiert. Für die Validierung werden Konzepte erarbeitet, erprobt und bewertet, die zu möglichst ebenen Spannungszuständen von Druck/Scherung bis mehrachsiger Zugbelastung führen und von quasistatisch bis crashartig eingesetzt werden können. Durch Auftreten ausgeprägter Schädigung sollen diese Versuche für die Validierung von Instabilitäts- und Versagensmodellen geeignet sein. Die untersuchten Versagensmodelle können anschließend in jeden kommerziellen FE-Code implementiert werden. Damit können sie insbesondere von Ingenieurdienstleistern, die vielfach KMU sind, sofort in Konstruktion und Simulation einsetzt werden. Die Ergebnisse stehen für zukünftige Richtlinien zur Materialkartenerstellung zur Verfügung und werden damit für eine breite Anwenderschaft zugänglich.