NM Newsletter Mai 2015

Umformprozesse bei anisotropen, nichtlinearen Materialien

In den letzten Jahren hat sich NM Numerical Modelling GmbH unter anderem auf die Analyse und Simulation anisotroper, elastoplastischer Materialien für Umformprozesse spezialisiert. Beispiele sind Multilayerlaminate, welche Kunststoff- und Metallschichten aufweisen sowie Faserverbundwerkstoffe.

Komplexe Materialmodelle

Anisotrope, elastoplastische Materialien zeichnen sich durch richtungsabhängiges Festigkeits- und Querdehnungsverhalten aus, welches mittels Zugversuchen gemessen wird. Mit Hilfe des Levenberg-Marquardt-Fletcher Algorithmus wird ein komplexes, analytisches Materialmodell an die Messdaten gefittet, welches das Verhalten detailliert beschreibt.

Mit der FE Software NMSeses können Modelle für anisotrope, elastoplastische Materialien auch bei grossen Deformationen und/oder grossen Verzerrungen verwendet werden.

Simulation von Umformprozessen

Wird ein starrer Körper in eine deformierbare Struktur gedrückt, findet ein Umformprozess statt. Bei Simulation mit Finiten Elementen handelt es sich dabei um ein so genanntes Kontaktproblem. In Zusammenarbeit mit Spezialisten für Umformprozesse konnten reibungsbehaftete Kontaktrandbedingungen in die Simulationssoftware NMSeses integriert werden.

Mit anisotropen, elastoplastischen Materialmodellen kann NM GmbH eine grosse Klasse von Umformprozessen realitätsnah mit FE-Simulation analysieren.

Mehr Effizienz dank Volume Averaging

Für Parameterstudien ist es wichtig, rasch viele Simulationen durchzuführen. Werden Laminate oder mikrostrukturierte Materialien untersucht, kann das effektive Verhalten einer Struktur oft durch ein einzelnes Materialmodell beschrieben werden (Volume Averaging). Dieses gemittelte Materialmodell beschreibt alle relevanten Effekte, kann jedoch um ein Vielfaches schneller simuliert werden als die voll aufgelöste Struktur.

Simulationen werden mit der Methode des Volume Averaging beschleunigt. Parameterstudien können mit deutlich weniger Zeitaufwand durchgeführt werden.

Zugversuchkurve von einem anisotropen Verbundmaterial
Beispiel Kontaktproblem
Geeignete Strukturen für die Volume Averaging Methode