Beschreibung
P 734 – Rückfederung von Blechbauteilen – Verbesserte Simulation und experimentelle Untersuchung des Phänomens an Praxisbauteilen des Automobilbaus
Das Rückfederungsverhalten von tiefgezogenen und beschnittenen Blechbauteilen aus hochfesten Stählen kann zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht hinreichend genau simuliert werden. Eine exakte Bestimmung der Rückfederungswerte ist oftmals nur für klassische Tiefziehgüten möglich, hochfeste Materialien und komplexe Bauteilgeometrien erschweren die Berechnung zusätzlich. Die Wahl des Finiten Element Typs (FE), des Material- und Reibgesetzes sowie die Werkzeugelastizität sind entscheidende Einflussfaktoren auf das simulierte Rückfederungsergebnis.
Im Zuge dieses Forschungsvorhabens wurde der Element- und Materialmodelleinfluss auf das Rückfederungsergebnis in der FE-Simulation untersucht. Element- und materialmodellspezifische Parameter wurden im Hinblick auf eine Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit der Rückfederungssimulation optimiert.
Der Elementeinfluss auf das Rückfederungsergebnis wurde in früheren Studien bereits untersucht, wobei die Ergebnisse der Simulation mit einem Realversuch verglichen wurden. Dadurch wird der Einfluss der Reibung, der Werkzeugelastizität und des Materialverhaltens auf die Versuchsergebnisse in die Elementanalyse mit einbezogen. Die Modellierung des Materialverhaltens von hoch- und höchstfesten Stählen wie Anisotropie, kinematische Verfestigung, EModul als Funktion der Dehnung und Dehnratenempfindlichkeit können nur unzureichend genau in bestehenden Materialmodellen abgebildet werden. Ebenso sind die Möglichkeiten bei der Modellierung der Werkzeugelastizität und der Reibung, die von Oberflächenbeschaffenheit, Schmierung, Flächenpressung und Ziehgeschwindigkeiten abhängig ist, beschränkt.
Die Untersuchung des alleinigen Elementeinflusses auf das Rückfederungsergebnis erfolgt daher im ersten Schritt anhand eines Vergleichs mit einer „idealen“ Simulation – hoch aufgelöstes Netz zum Teil aus Volumenelementen – wobei der Elemententyp und das Integrationsverfahren variiert werden.
In einem zweiten Schritt wird die durchgeführte Parameterstudie anhand eines einfachen Versuchsbauteils evaluiert. Dazu werden Wannenprofile tiefgezogen und das Rückfederungsverhalten durch optische Vermessung bestimmt. Die FE-Modellierung des Umform- und Rückfederungsprozesses erfolgt mit den zuvor bestimmten Elementtypen und Elementparametern unter Einbeziehung von Anisotropie, kinematischer Verfestigung und E Modul als Funktion der
Dehnung.
Im letzten Schritt werden die erarbeiteten Erkenntnisse bei der Modellierung eines Praxisbauteils, einer BSäule, angewandt und durch den Vergleich der experimentellen und numerischen Ergebnisse evaluiert. Das Ergebnis dieses Vorhabens ist eine Liste von Empfehlungen für die Modellierung eines Umformprozesses bzgl. Elementtyp, Integrationsmethode, Diskretisierung und Materialmodellierung, um die Vorhersagegenauigkeit der anschließenden Rückfederungssimulation zu erhöhen.
Das Forschungsvorhaben wurde am Kompetenzzentrum – Das virtuelle Fahrzeug Forschungsgesellschaft mbH, Graz, am Institut für Werkzeugtechnik und Spanlose Produktion, Technische Universität Graz und am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen, Leibniz Universität Hannover, mit fachlicher Begleitung und mit finanzieller Förderung durch die Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., Düsseldorf, durchgeführt.
Autoren:
G. Trattnig, C. Leitner, R. Kolleck, R. Veit, B. A. Behrens, A. Bouguecha, A. Sabitovic
Veröffentlichung:
2010
