Deformation and failure models of high strength steels for finite element simulations

Nahrmann, Marvin

dc.date.accessioned	2022-05-23T12:14:20Z
dc.date.available	2022-05-23T12:14:20Z
dc.date.issued	2022
dc.identifier	doi:10.17170/kobra-202205056132
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/123456789/13850
dc.description	Zugleich: Dissertation, Universität Kassel, 2021	ger
dc.language.iso	eng	eng
dc.publisher	kassel university press
dc.rights	Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/	*
dc.subject	Finite-Elemente-Methode	ger
dc.subject	Materialmodell	ger
dc.subject	Simulation	ger
dc.subject	Schädigungsmechanik	ger
dc.subject	Hochfeste Stähle	ger
dc.subject.ddc	620
dc.title	Deformation and failure models of high strength steels for finite element simulations	eng
dc.type	Buch
dcterms.abstract	The aim of this thesis is the development of improved computational material models for the finite element simulation of components and structures made of high strength steels. The first step of this work is the modelling of temperature and strain rate dependent large deformations. The model accounts for isotropic plasticity and introduces a novel nonlinear isotropic hardening approach. The temperature dependency is considered for the yield criterion, hardening and strain rate sensitivity by applying temperature dependent functions. The constitutive equations are implemented as hypo-elastic user defined material model into LS-DYNA® for solid elements. Two methods are discussed for modelling the dissipation of mechanical work into heat. Besides the Taylor-Quinney approximation, a thermo-mechanically consistent approach is presented secondly, based on enhanced rheological elements. In order to evaluate the prediction accuracy of the proposed thermo-viscoplasticity model, its parameters are identified for various steel and aluminium types. Thereby, a wide temperature range and various strain rates are taken into account. Finally, the thermo-viscoplasticity model is validated by a simultaneous hot/cold forging process of a shaft. The second focus of this work is the damage and failure modelling of high strength steels.	eng
dcterms.abstract	Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung verbesserter numerischer Materialmodelle für die Finite-Elemente Simulation von Bauteilen und Strukturen aus hochfesten Stählen. Der erste Schritt dieser Arbeit ist die Modellierung von temperatur- und dehnratenabhängigen großen Verformungen. Das vorgeschlagene Modell berücksichtigt die isotrope Plastizität und führt einen neuen isotropen Verfestigungsansatz ein. Die Temperaturabhängigkeit wird für das Fließkriterium, die Verfestigung und die Dehnratenabhängigkeit durch temperaturabhängige Funktionen berücksichtigt. Die konstitutiven Gleichungen werden als hypoelastisches benutzerdefiniertes Materialmodell in LS-DYNA® für Volumenelemente implementiert. Für die Modellierung der Dissipation von mechanischer Arbeit in Wärme werden zwei Methoden diskutiert. Neben der Taylor-Quinney-Approximation wird ein thermomechanisch konsistenter Ansatz vorgestellt, der auf erweiterten rheologischen Elementen basiert. Um die Vorhersagegenauigkeit des vorgeschlagenen Thermoviskoplastizitätsmodells zu bewerten, werden dessen Parameter für verschiedene Stahl- und Aluminiumsorten ermittelt. Dabei werden ein breiter Temperaturbereich und verschiedene Dehnungsgeschwindigkeiten berücksichtigt. Schließlich wird das Thermoviskoplastizitätsmodell anhand eines simultanen Kalt-/Warmschmiedeprozesses einer Welle validiert. Der zweite Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Schädigungs- und Versagensmodellierung von hochfesten Stählen.	ger
dcterms.accessRights	open access
dcterms.creator	Nahrmann, Marvin
dcterms.dateAccepted	2021-12-20
dcterms.extent	vi, 170 Seiten
dc.contributor.corporatename	Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Maschinenbau
dc.contributor.referee	Matzenmiller, Anton (Prof. Dr.)
dc.contributor.referee	Müller, Wolfgang H. (Prof. Dr.)
dc.publisher.place	Kassel
dc.relation.isbn	978-3-7376-1033-9
dc.subject.swd	Finite-Elemente-Methode	ger
dc.subject.swd	Stoffgesetz	ger
dc.subject.swd	Simulation	ger
dc.subject.swd	Schadensmechanik	ger
dc.subject.swd	Hochfester Stahl	ger
dc.type.version	publishedVersion
dcterms.source.series	Berichte des Instituts für Mechanik
dcterms.source.volume	1/2022
kup.iskup	true
kup.price	39,00
kup.series	Berichte des Instituts für Mechanik
kup.subject	Naturwissenschaft, Technik, Informatik, Medizin
kup.typ	Dissertation
kup.institution	FB 15 / Maschinenbau
kup.binding	Softcover
kup.size	DIN A5
ubks.epflicht	true