Berücksichtigung von schergeschnittenen Blechkanten zur Auslegung von Formgebungsprozessen höherfester Stahlwerkstoffe in der FEM-Umformsimulation mit LS-DYNA

Hochfeste, kaltumformbare Werkstoffe bieten ein großes Potenzial zur Erfüllung der gestellten wirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Anforderungen für den Bereich der Kraftfahrzeuge. In Folge der inzwischen erzielbaren hohen Festigkeiten von bis zu 1200 MPa sollten bei der Planung mit diesen Werkstoffen einige Aspekte im Vorfeld analysiert und bewertet werden. Dabei ist neben einer frühzeitigen Bewertung des Crashvermögens auch die werkstoffgerechte Gestaltung des Umformprozesses von hoher Relevanz. Werkstoffe jenseits der Zugfestigkeit von 800 MPa zeigen mitunter ein deutlich erhöhtes Risiko im Hinblick auf das Kantenversagen bei der Umformung. Ausgehend von einer werkstoffgerechten Konstruktion sollte bei der Methodenplanung gezielt auf die Auslegung von Stanz- und Umformprozessen Rücksicht genommen werden. Im Vortrag wird deshalb auf ausgewählte Besonderheiten bei der Bewertung des Umformpotenzials von Schnittkanten höherfester Stahlwerkstoffe eingegangen. Ein Aspekt liegt unter anderem auf den maximal erreichbaren Kantendehnungen für höherfeste Stahlwerkstoffe. Es wird detailliert auf den Einfluss der Dehnungsentwicklung beim Umformen innerhalb des Kantenbereichs eingegangen und anhand des orthogonalen Dehnungsgradienten mehrere unterschiedliche Lochaufweitungsversuche verglichen und Zusammenhänge aufgezeigt. Anschließend werden die daraus sich ergebenen Bewertungsmöglichkeiten für die Simulation aufgezeigt. Des Weiteren wird im Vortrag gezeigt, welche Möglichkeiten zur Beschreibung des Restumformpotentials nach dem Scherschneiden das Mapping der akkumulierten Schädigung auf den nachgelagerten Umformprozess mithilfe von MF GenYld + CrachFEM bietet. Dargestellt wird die Simulation des Scherschneidens unter Verwendung von r-Adaptivität in Kombination mit plane-strain Elementen und der skalaren Beschreibung der Schädigung mit dem Modul CrachFEM. Die resultierende Schädigung der Scherschneidsimulation mit unterschiedlichen Schneidspalten wird auf Schalenelemente des Platinenrandes gemappt. Das Restumformvermögen wird durch den Diaboloversuch simulativ ermittelt und den experimentell ermittelten Versagenszeitpunkten gegenübergestellt.