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Inverse Parameteridentifikation mittels Wechselbiegeversuch zur Ermittlung der nicht isotropen Verfestigung von Blechwerkstoffen

Im Zuge der heutzutage unerlässlichen FEM-gestützten Auslegung von Umformprozessen erlangt die Materialcharakterisierung eine entscheidende Bedeutung bezüglich der Qualität der berechneten Ergebnisse. Dazu gehört der am Lehrstuhl für Fertigungstechnologie entwickelte Biegeversuch, welcher u.a. der Kalibrierung von nicht isotropen Verfestigungsgesetzen in der Blechumformsimulation dient. Im Gegensatz zu dem einfachen Versuchsaufbau und der unkomplizierten Versuchsdurchführung kann die darauf folgende Identifizierung der Materialparameter wegen der Inhomogenität der Spannungs- bzw. Dehnungsverteilung nicht direkt erfolgen, sondern muss mittels eines inversen Verfahrens, z.B. durch den iterativen Abgleich der durch die Finiten-Elemente-Methode berechneten Kraft-Weg-Verläufe an die experimentell ermittelten Daten, durchgeführt werden. Entscheidend ist hierbei die Wahl des konstitutiven Materialmodells, dessen Auswirkung auf die inverse Parameteridentifikation im Rahmen des Beitrages erläutert wird. Zur simulativen Nachrechnung des Versuches wird LS-DYNA eingesetzt, wobei die Bestimmung der Materialparameter mittels des Optimierungstools LS-OPT erfolgt. Hierdurch erfolgt die Identifizierung eines isotrop-kinematischen Verfestigungsgesetzes unter Berücksichtigung unterschiedlicher anisotroper Fließkriterien Barlat‘89 und Barlat2000-2D). Weiterhin wird der Zug-Druck-Versuch unter Verwendung der ermittelten Modellparameter mittels numerischer Simulation berechnet. Durch den Vergleich zwischen numerischer Simulation und experimentellen Ergebnissen erfolgt abschließend eine Bewertung der ermittelten Modellparameter.