Parameter Identification for Forming Simulations of High-Strength Steels

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens an der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Aalen wird das plastische Umformverhalten von hochfesten Stählen, insbesondere Federstählen, untersucht. Im Detail stehen neben der klassischen Kenngrößen wie Fließgrenze und plastischer Verformung die Ver- und Entfestigungseffekte im Vordergrund der Betrachtung. Bei wechselnder Belastung im plastischen Bereich ist speziell bei hochfesten Stählen der Bauschingereffekt zu beobachten. Dieser lässt sich wie folgt charakterisieren. Wird ein bereits plastisch vorverformter Probenkörper erneut, allerdings in entgegengesetzter Richtung plastisch verformt, tritt eine Reduktion der Fließgrenze, verglichen mit der Fließgrenze ohne vorangegangene plastische Verformung, auf. Dies entspricht einem Absinken der Fließgrenze abhängig von der ersten plastischen Verformung. Die bleibende Verformung an sich und das Rückfederungsverhalten beim Entlasten sind ebenfalls von der Verformungshistorie abhängig. Die Simulation der Umformung des Probenkörpers wird mit Solid-Elementen durchgeführt. Durch weitere Körper im Modell, dargestellt durch Schalenelemente, wird ein mehrstufiger Biegerollprozess simuliert. Durch die Anwendung verschiedener Materialkarten wird versucht, das beobachtete Materialverhalten möglichst genau nachzustellen. Im Fokus stehen die Materialkarten MAT003, MAT024, MAT225 und MAT125. Die Parameter der drei erstgenannten Materialkarten lassen sich einfach durch wenige Werkstoffwerte ermitteln. Speziell beim MAT125 wird aufgrund der Komplexität des hinterlegten Yoshida Modells eine Parameteroptimierung anhand des Optimierungstools LS-OPT durchgeführt. Grundlage für die Optimierung sind verschiedene Werkstoffversuche, wie z. B. Zug-Druck-Hysteresen und Biegewechselversuche. Die dadurch gewonnenen Werkstoffwerte sind die Grundlage für die Wahl der Materialparameter.