Lokale Spannungs-Dehnungskurven für FEM
Statt ein einziges globales Materialmodell über das ganze Bauteil zu legen, können zonenspezifische Spannungs-Dehnungskurven direkt in die Simulation eingebunden werden.
Anwendung
Lokale Spannungs-Dehnungskurven für FEM-Simulationen
F&E
Automotive
Luft- & Raumfahrt
Additive
FEM und Simulation
Warum lokale i3D®-Daten FEM-Modelle realistischer machen
i3D® für FEM- und Prozesssimulation mit lokalen Spannungs-Dehnungskurven, Streckgrenze Rᶦₚ₀,₂ und Zugfestigkeit Rᶦₘ direkt aus realen Bauteilzonen.
Bessere Modelle für reale Zonen
Wanddickenwechsel, thermisch beeinflusste Bereiche, Umformzonen und Gefügegradienten lassen sich materialseitig realistischer abbilden.
Direkte Brücke zwischen Prüfung und CAE
Lokale Streckgrenze Rᶦₚ₀,₂, Zugfestigkeit Rᶦₘ und plastische Spannungs-Dehnungskurven werden technisch anschlussfähig für Materialkarten, FEM und Prozessmodelle.
Wertvoll für Entwicklung und Schadensvorhersage
Realitätsnähere Eingabedaten erhöhen die Aussagekraft für Spannungsverteilung, Grenzzustände, Versagensrisiken und Designentscheidungen.
Warum globale Materialmodelle oft nicht ausreichen
In vielen FEM-Modellen wird eine einzige Spannungs-Dehnungs-Kurve, meist aus dem Zugversuch, auf das gesamte Bauteil übertragen.
Genau dieser Ansatz wird ungenau, sobald reale Materialunterschiede durch Wanddicke, thermische Einflüsse, Umformgrad, Schweißzone oder Gefügeverlauf eine Rolle spielen.
- globale Spannungs-Dehnungskurven überdecken lokale Werkstoffunterschiede
- kritische Zonen werden materialseitig zu grob beschrieben
- Spannungsverteilung und Versagensrisiko können falsch eingeordnet werden
Lokale Spannungs-Dehnungskurven direkt aus i3D®-Daten
Mit i3D® lassen sich ortsaufgelöste plastische Spannungs-Dehnungskurven direkt am Bauteil bestimmen, über die Kombination aus 3D-Eindruckvermessung und FEM-basierter Inversberechnung.
Diese lokalen Spannungs-Dehnungskurven, zusammen mit Rᶦₚ₀,₂ und Rᶦₘ, können punktgenau als Eingabedaten für FEM und Prozesssimulation verwendet werden.
- lokale Spannungs-Dehnungskurven statt nur globaler Referenzwerte
- Rᶦₚ₀,₂ und Rᶦₘ direkt aus der relevanten Bauteilzone
- geeignet für zonenspezifische Materialmodelle und Materialkarten
Praxisbeispiel Pleuelstange
An der Pleuelstange zeigt sich der Unterschied direkt: Ein globales Modell mit einer einheitlichen Spannungs-Dehnungskurve steht einem i3D®-Modell mit lokal gemessenen Spannungs-Dehnungskurven aus drei Zonen gegenüber.
Das Ergebnis ist eine differenziertere Spannungsverteilung mit niedrigeren Werten in Zone C, mittleren in B und höheren in A, also näher an der realen lokalen Belastungssituation.
- lokale Unterschiede zwischen Zonen werden im Modell sichtbar
- höhere Genauigkeit für Bauteilauslegung und Designentscheidungen
- stärkerer Bezug zwischen lokaler Messung und realer Beanspruchung
Schweißnaht und Wärmeeinflusszone in der Simulation
Besonders an Schweißnähten und in Wärmeeinflusszonen entscheiden lokale mechanische Eigenschaften über Bauteilverhalten, Rissrisiko und Übergangsbeanspruchung.
Mit i3D® können lokale Werkstoffkennwerte aus Naht und WEZ direkt in die Simulation einfließen, statt diese Zonen nur mit globalen Näherungen zu beschreiben.
- relevant für Strukturbauteile, Crashzonen und lokale Risikoanalyse
- verbessert die Simulation von Schweißverbindungen und Gradienten
- stark für CAE, Materials Engineering und Entwicklungsumfeld
Ansprechpartner
Besprechen Sie Bauteilzonen, Materialmodell und Datenübergabe direkt mit dem passenden Ansprechpartner
Für CAE und Prozesssimulation sollten Zone, Lastfall und Modellierungsziel früh klar sein, damit lokale Spannungs-Dehnungskurven, Rᶦₚ₀,₂ und Rᶦₘ sauber übernommen werden können.
