Anisotropie, Textur, Umformtechnik - MPG.PuRepubman.mpdl.mpg.de/pubman/item/escidoc:2019051/component/esci… · Raabe Max-Planck-Institut für Eisenforschung Anisotropie, Textur,

RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung

Dierk Raabe, Franz Roters, Zisu Zhao, Kurt HelmingMax-Planck-Institut, Max-Planck-Str.1

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Lecture Notes - Vorlesung

Anisotropie, Textur, UmformtechnikAnisotropie, Textur, Umformtechnik


Anisotropie, Textur, Umformtechnik

Texturkomponenten–Finite–Elemente–Methode

konventionelle Methoden – Fließortkonzepte

Beispiele – Näpfchenziehversuch

VORLESUNG

neue Methode – Texturkomponenten in Kristall-Plastizitäts FE

Experimente – Texturen und Blechprüfung



4000 Jahre Anisotropie–Engineering

überall ähnliche mechanische Eigenschaften ?

überall ähnliche Blechstärke ?

überall bekannte Texturen mit guten Tiefzieheigenschaften ?

Vorhersage der Textur-änderungen ?

überall bekannte n-Werte mit guten Streckzieheigen-schaften ?

Vorhersage des lokalenSpringback ?

Verläßliche Werkzeug-optimierung?

Verläßliche Vorhersagevon Hot Spots (Fehler) ?


σ

σ

FEM

e.g. Hill

σ

FEM

e.g. TBH

σ

Anisotropie-Engineering –konventionelle Methoden


Anisotropie-Engineering –Fließort aus Textur und lokaler Festigkeit

D. Raabe Computational Materials Science, Vol. 19 (2000) 13–26








Anisotropie-Engineering –konventionelle Methoden

ui,j

M

FEM e.g. TBH

ni

bj

γ

gi

CP-FEM ni

bj

γ

gi


0 5 10 15 20 25strain

0

100

200

300

stre

ss

TCCP-FEM ni

bj

γ

f(g)

Anisotropie-Engineering mit der Texturkomponenten–Finite–Elemente–Methode


References

• D. Raabe, K. Helming, F. Roters, Z. Zhao, J. Hirsch : Proceedings of the 13th International Conference on Textures of Materials ICOTOM 13, 2002, Seoul, Korea, Trans Tech Publications, ed.: Dong Nyung Lee, Materials Science Forum, Vols. 408–412 (2002) 257–262.“Texture Component Crystal Plasticity Finite Element Method for Scalable Large Strain Anisotropy Simulations”

• Z. Zhao, F. Roters, W. Mao, D. Raabe: Adv. Eng. Mater. 3 (2001) p.984/990 „Introduction of A Texture Component Crystal Plasticity Finite Element Method for Industry-Scale Anisotropy Simulations”

• D. Raabe, P. Klose, B. Engl, K.-P. Imlau, F. Friedel, F. Roters: Advanced Engineering Materials 4 (2002) 169-180 „Concepts for integrating plastic anisotropy into metal forming simulations”

• D. Raabe, Z. Zhao, W. Mao: Acta Materialia 50 (2002) 4379–4394 „On the dependence of in-grain subdivision and deformation texture of aluminium on grain interaction”

• D. Raabe and F. Roters: International Journal of Plasticity 20 (2004) p. 339-361„Using texture components in crystal plasticity finite element simulations”

• D. Raabe, K. Helming, F. Roters, Z. Zhao, J. Hirsch : Proceedings of the 13th International Conference on Textures of Materials ICOTOM 13, 2002, Seoul, Korea, Trans Tech Publications, ed.: Dong Nyung Lee, Materials Science Forum, Vols. 408–412 (2002) 257–262.“Texture Component Crystal Plasticity Finite Element Method for Scalable Large Strain Anisotropy Simulations”

• Z. Zhao, F. Roters, W. Mao, D. Raabe: Adv. Eng. Mater. 3 (2001) p.984/990 „Introduction of A Texture Component Crystal Plasticity Finite Element Method for Industry-Scale Anisotropy Simulations”

• D. Raabe, P. Klose, B. Engl, K.-P. Imlau, F. Friedel, F. Roters: Advanced Engineering Materials 4 (2002) 169-180 „Concepts for integrating plastic anisotropy into metal forming simulations”

• D. Raabe, Z. Zhao, W. Mao: Acta Materialia 50 (2002) 4379–4394 „On the dependence of in-grain subdivision and deformation texture of aluminium on grain interaction”

• D. Raabe and F. Roters: International Journal of Plasticity 20 (2004) p. 339-361„Using texture components in crystal plasticity finite element simulations”



0° scatterwitdh 10° scatterwitdhun

sym

sym



0° scatterwitdh 10° scatterwitdhPH

Im

isor

i



0° scatterwitdh 10° scatterwitdh

PHI

mis

ori






0 15 30 45 60 75 900.85

0.90

0.95

1.00

1.05

1.10

1.15

29% Random Portion

0% Random Portion

Experiment

Sample A

Rel

ativ

e E

arin

g H

eigh

t

Angel to RDAngle to rolling direction [°]

71%



0 15 30 45 60 75 900.92

0.94

0.96

0.98

1.00

1.02

1.04

1.06

1.08

1.10

Experiment68% Random Portion

32% Random Portion0% Random Portion

Rel

ativ

e E

arin

g H

eigh

t

Angel to RD

Sample B

Angle to rolling direction [°]





div. of reorientation field, TBHbcc, 48 slip systems, plane strain

(ϕ1=0°)

1.) 2.) 3.)

div r(g)

=0 >0 <0

Divergenzbetrachtung -wie drehen Texturkomponenten ?


div. of reorientation fieldTBHbcc48 slip systemsplane strain





Exact cubefriction µ=0.1on top /bottom surfaces 50% reduced in thickness

cube with 2.5° scatter friction µ=0.1on top /bottom surfaces 50% reduced in thickness

cube with 2.5° scatter friction µ=0.3on top /bottom surfaces 50% reduced in thickness



3% 8%

15%Divergenzbetrachtung -

wie drehen Texturkomponenten ?


Röntgen-Raster-Textur-Eigenspannungsmeßplätze


Röntgen-Raster-Textur-Eigenspannungsmeßplätze


Hochauflösungs-Feldemissions-REM mit EBSP und EDX


Rasterelektronenmikroskope mit EDX, EBSP


Transmissionselektronenmikroskop mit EDX und Texturanalyse


Beispiel: Aluminium - Heterogenität der Dehnungsverteilungund Oberfläche in Automobil-Legierungen

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