Verbesserte Versagenscharakterisierung von hochfesten Stahlblechwerkstoffen anhand einer neuen Versuchsmethodik für Scherzugversuche in einachsig arbeitenden Zugprüfmaschinen

Spannungsbasierte Versagensmodelle bieten Vorteile gegenüber dem konventionellen Einsatz einer FLC. Nicht-lineare Dehnpfade in modernen Umformprozessen und diverse Versagensarten wie bspw. Scherrisse und Kantenrisse, die vor allem beim Einsatz höherfester Stähle auftreten, können anhand einer FLC nicht beschrieben werden. Zur Etablierung spannungsbasierter Versagensmodelle in der Forschung und Industrie bedarf es derzeit einer Lösung folgender Probleme:

• Probenversagen durch Rissinitiierung an freien Probenkanten
• Unzureichende Auflösung prozessrelevanter Spannungszustände
• Ungenaue optische Bestimmung des Versagensumformgrades
• eine hohe Variation des Spannungszustands am Materialpunkt der Rissinitiierung

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, soll im Rahmen dieses Projekts eine neue Methodik zur Bestimmung von spannungsbasierten Versagensflächen entwickelt werden. Die Prüfmethode verwendet Butterfly-Proben und eine Prüfvorrichtung, die eine Variation des Kraftangriffswinkels ermöglicht. Dadurch können verschiedene Spannungszustände im Bereich von Scherung bis einachsiger Spannung in der Probe eingestellt werden. Um einen konstanten Spannungszustand zu gewährleisten, wird der Kraftangriffswinkel während der Prüfungen aktiv gesteuert und angepasst. Die Steuerung erfolgt durch die Kopplung der Winkelsteuerung mit einem optischen Messsystem sowie durch unterstützende numerische Simulationen. Der Einsatz dieser neuen Prüfmethodik soll die Genauigkeit der Schadensmodellierung und damit der simulationsgestützten Auslegung von Blechumformprozessen mit hochfesten Stahlblechwerkstoffen erhöhen. Damit soll das hohe Potential hochfester Stahlblechwerkstoffe zur Kosten- und Gewichtsreduktion im Bereich des Automobilbaus besser nutzbar gemacht werden.