Skip to main content
SpringerLink
Log in

Plastizitätstheoretische und werkstofftechnische Grundlagen

  • Chapter
  • First Online:
Umformtechnische Herstellung komplexer Karosserieteile

  • 23k Accesses

Zusammenfassung

In Kapitel 3 werden die plastizitätstheoretischen und werkstofftechnischen Zusammenhänge erläutert, die für das Verständnis insbesondere der mechanischen Vorgänge bei der Herstellung von Karosserieblechteilen relevant sind. Dazu gehören das bei einachsigem Spannungszustand durch die Fließkurve beschriebene Verfestigungsverhalten von Werkstoffen, ferner die bei zweiachsigem Spannungszustand den Fließbeginn charakterisierende Fließortkurve sowie die das Grenzformänderungsvermögen charakterisierende Grenzformänderungskurve. Weiterhin wird auf grundlegende Zusammenhänge der mathematischen Materialmodellierung bei isotropem und anisotropem Werkstoffverhalten eingegangen, da die Qualität des Materialmodells ausschlaggebend ist für möglichst realitätsnahe Simulationsergebnisse im Rahmen der Methodenplanung.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Log in via an institution
Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 139.00
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Hardcover Book
USD 179.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

Notes

  1. 1.

    Dieser Begriff ist nicht genormt und wird im Folgenden noch definiert.

  2. 2.

    Je nach Verfahren kommen noch weitere Versagensmöglichkeiten in Betracht, die erst später behandelt werden.

  3. 3.

    Oftmals vielerorts so zitiert und allgemein akzeptiert; Urheber konnte nicht recherchiert werden.

  4. 4.

    Definition der Härte: Härte ist der Widerstand, den ein Körper dem Eindringen eines anderen Körpers entgegensetzt.

  5. 5.

    Die Fließspannung wird hier immer mit k f und die logarithmische Formänderung mit φ bezeichnet. In den Originalaufsätzen finden sich, wie im angelsächsischen Raum üblich, Bezeichnungen in Form von σ für die Spannungen und ε für die Dehnungen. Allerdings sind dort immer die wahren Spannungen und die wahren (logarithmischen) Formänderungen gemeint.

  6. 6.

    Diese Zerlegung funktioniert in jedem Achsensystem. In einem vom Hauptachsensystem abweichenden System darf die mittlere Spannung nur von den Normalspannungen (Werte in der Diagonalen) abgezogen werden. Die Schubspannungen bleiben bestehen.

  7. 7.

    Da die erste Invariante der mittleren Spannung entspricht, kann diese keine Rolle spielen; weiterhin lässt von Mises bei seinen rein mathematischen Überlegungen vereinfachend die dritte Invariante außer Acht, wodurch die möglichen Formen der Fließfläche eingeschränkt und die richtungsunabhängigen Zug- und Druckfließspannungen gleich groß werden.

  8. 8.

    IDDRG = International Deep Drawing Research Group.

  9. 9.

    Auch bei der Kaltumformung von Ziehteilen können im Werkstück vor allem infolge Reibung durchaus Temperaturerhöhungen von 20–30 K stattfinden.

  10. 10.

    Typische Ziehgeschwindigkeiten (Stößelgeschwindigkeiten) liegen in der Praxis in einer Größenordnung von 100 mm/s, was 6 m/min entspricht.

  11. 11.

    Der Wert geht aus betreffenden Veröffentlichungen nicht hervor und wurde beim Urheber telefonisch erfragt.

Literatur

  1. NN (2011) Proposal for the Bulge Test standardization. IDDRG/VDEh Arbeitskreis zur Vereinheitlichung der Versuchsbedingungen für die Fließkurvenermittlung in der hydraulischen Tiefung

    Google Scholar 

  2. NN (2004) Werkstoffverhalten in der Blechumformung. AutoForm 4.1 Fundamental Training, AutoForm Engineering GmbH

    Google Scholar 

  3. Banabic D (2010) Sheet metal forming processes. Springer, Berlin

    Google Scholar 

  4. Bargel HJ, Schulze G (2008) Werkstoffkunde, 10. Aufl. Springer, Berlin

    Google Scholar 

  5. Barlat F, Lian J (1989) Plastic behaviour and stretchablility of sheet metals: a yield function for orthotropic sheet under plane stress conditions. Int J Plast 5:51–56

    Article  Google Scholar 

  6. Bergmann W (2008) Werkstofftechnik 1, 6. Aufl. Hanser Verlag, München

    Google Scholar 

  7. Birzer F (1996) Feinschneiden und Umformen. Verlag Moderne Industrie, Landsberg/Lech

    Google Scholar 

  8. Bode R, Hartmann G, Imlau K, Kothe R, Müschenborn W, Stegemann T (2000) Stahlfeinbleche für den Automobilbau. Verlag Moderne Industrie, Landsberg/Lech

    Google Scholar 

  9. Doege E, Behrens B-A (2010) Handbuch Umformtechnik. Springer, Berlin

    Book  Google Scholar 

  10. Drewes EJ, Martini A (1976) Einfluss der Umformgeschwindigkeit auf die Grenzformänderungen und die Formänderungsverteilung von Feinblech. Archiv Eisenhüttenwesen 47:167–172

    Google Scholar 

  11. Fechler S, Fels I, Hub S (2012) Materialmodellierung bei der FE-Simulation von Karosserieziehprozessen. Interne Projektarbeit (Masterprojekt), Hochschule Heilbronn (unveröffentlicht)

    Google Scholar 

  12. Fukui Y, Nakanishi K (1988) Effects of sheet thickness on the in-plane stretch forming limit in an aluminium sheet. JSME Int J 31:679–685

    Google Scholar 

  13. Gerlach J, Kessler L, Köhler A (2010) The forming limit curve as a measure of formability. In: IDDRG 2010 international conference, Graz, Austria

    Google Scholar 

  14. Gologranc F (1975) Beitrag zur Ermittlung von Fließkurven im kontinuierlichen hydraulischen Tiefungsversuch. Dissertation, Institut für Umformtechnik, Universität Stuttgart

    Google Scholar 

  15. Goodwin GM (1968) Application of strain analysis to sheet metal forming problems in the press shop. Society of Automotive Engineers, Bd. 680093, S 371–379

    Google Scholar 

  16. Hasek V (1973) Über den Formänderungs- und Spannungszustand beim Ziehen von großen unregelmäßigen Blechteilen. Berichte aus dem Institut für Umformtechnik, Universität Stuttgart. Verlag W. Girardet, Essen

    Google Scholar 

  17. Hill R (1948) A theory of the yielding and plastic flow of anisotropic metals. Proc R Soc Lond A193

    Google Scholar 

  18. Hill R (1990) Constitutive modelling of orthotropic plasticity in sheet metals. J Mech Phys Solids 38:405–417

    Article  MathSciNet  MATH  Google Scholar 

  19. Hockett JE, Sherby OD (1975) Large strain deformation of polycrystalline metals at low homologous temperatures. J Mech Phys Solids 23:87–98

    Article  Google Scholar 

  20. Hosford WF (1972) A generalised isotropic yield criterion. J Appl Mech 39:607–609

    Google Scholar 

  21. Hotz W, Timm J (2008) Experimental determination of forming limit curves (FLC) numisheet 2008, Interlaken, Switzerland

    Google Scholar 

  22. NN (2008) Metallic materials – sheet and strip – determination of forming-limit-curves. ISO/FDIS 12004, International Standard, Final Draft

    Google Scholar 

  23. Johnson GR, Cook WH (1983) A constitutive model and data for metals subjected to large strains, high strain rates and high temperatures. In: Proceedings of the seventh international symposium of ballistics. La Hague, Niederlande, S 541–547

    Google Scholar 

  24. Keeler SP (1965) Determination of forming limits in automotive stampings. Society of Automotive Engineers, Bd. 650535, S 1–9

    Google Scholar 

  25. Keeler SP (1971) Predicting forming limits. Sheet Met Ind 48:589–593

    Google Scholar 

  26. Keller S, Hotz W, Friebe H (2009) Yield curve determination using the bulge test combined with optical measurement. In: IDDRG 2009 international conference. Golden, CO., Ohio

    Google Scholar 

  27. Kessler L, Gerlach J (2006) The impact of material testing strategies on the determination and calibration of different FEM material models. In: IDDRG 2006 international conference, Porto, Portugal

    Google Scholar 

  28. Kessler L, Gerlach J, Beier T, Grass H, Heinle I, Lipp A (2011) Possibilities, challenges and risks in creating material cards for forming simulations. Numisheet 2011

    Google Scholar 

  29. Kim I (2002) Einfluss des Spannungszustands während des hydraulischenTiefungsversuchs auf das Umformverhalten von Blechwerkstoffen. Dissertation, RWTH Aachen

    Google Scholar 

  30. Klaas F (1987) Aufweitstauchen von Rohren durch Innenhochdruckumforme. Dissertation, Universität-GH Paderborn

    Google Scholar 

  31. Kleemola HJ, Pelkkikangas MT (1977) Effect of predeformation and strain path on the forming limits of steel, copper and brass. Sheet Met Ind 63:591–559

    Google Scholar 

  32. Klocke F, König W (2006) Fertigungsverfahren (4) Umformen, 5. Aufl. Springer, Berlin

    Google Scholar 

  33. Lange K (1984) Umformtechnik (Band 1) Grundlagen, 2. Aufl. Springer, Berlin

    Google Scholar 

  34. Lange K (1990) Umformtechnik (Band 3) Blechbearbeitung, 2. Aufl. Springer, Berlin

    Google Scholar 

  35. Liewald M, Wagner S (2010) Aktuelle Tendenzen in der Forschung auf dem Gebiet der Blechumformung am Institut für Umformtechnik (IFU) der Universität Stuttgart. In: Internationale Konferenz, Neuere Entwicklungen in der Blechumformung, Mai 2010, Fellbach, Tagungsband

    Google Scholar 

  36. Ludwik P (1909) Elemente der technologischen mechanik. Springer, Berlin

    Book  MATH  Google Scholar 

  37. Marciniak Z, Kuczynski K (1967) Limit strains in the processes of stretch-forming sheet metal. Int J Mech Sci 9:609–620

    Google Scholar 

  38. von Mises R (1913) Mechanik der festen Körper im plastisch-deformablen Zustand Nachrichten der Gesellschaft der Wissenschaften in Göttingen, mathematisch physikalische Klasse, S 582–592

    Google Scholar 

  39. Müller W (1996) Beitrag zur Charakterisierung von Blechwerkstoffen unter mehrachsiger Beanspruchung. Dissertation, Universität Stuttgart

    Google Scholar 

  40. Müschenborn W, Sonne HM (1975) Einfluss des Formänderungswegs auf die Grenzformänderungen des Feinblechs. Archiv Eisenhüttenwesen 46:597–602

    Google Scholar 

  41. Mutrux A, Hochholdinger B, Hora P (2008) A procedure for the evaluation and validation of the hydraulic biaxial experiment. Numisheet 2008, Interlaken, Switzerland

    Google Scholar 

  42. Neukamm F, Feucht M, Haufe A, Roll K (2008) A generalized incremental stress state dependent damage model for forming and crashworthiness simulations. Numisheet 2008, Interlaken, Switzerland

    Google Scholar 

  43. Werkstoff-Datensatz aus Numisheet-Benchmarkstudie

    Google Scholar 

  44. Nurcheshmeh M, Green D (2010) Investigation on the strain-path dependency of stress-based forming limit curves. Int J Mater Form. Springer, France

    Google Scholar 

  45. Panknin W (1964) Die Bestimmung der Fließkurve und der Dehnungsfähigkeit von Blechen durch den hydraulischen Tiefungsversuch. Industrieanzeiger 86:915–918

    Google Scholar 

  46. Pöhlandt K (1984) Vergleichende Betrachtung der Verfahren zur Prüfung der plastischen Eigenschaften metallischer Werkstoffe. Habilitationsschrift, Institut für Umformtechnik, Universität Stuttgart

    Book  Google Scholar 

  47. Reihle M (1961) Ein einfaches Verfahren zur Aufnahme der Fließkurve von Stahl bei Raumtemperatur. Archiv Eisenhüttenwesen 32:331–336

    Google Scholar 

  48. Reissner J (2009) Umformtechnik multimedial. Hanser Verlag, München, Wien

    Google Scholar 

  49. Schleich R (2010) Entwicklung eines Versagensmodells für Aluminiumlegierungen zur prädikativen Bestimmung von lastabhängigen Versagensfällen in der Blechumformung. Dissertation, Universität Stuttgart

    Google Scholar 

  50. Schott K (1973) Plastische Verformung und Stabilität beim hydraulischen Tiefungsversuch. Dissertation, TU Braunschweig

    Google Scholar 

  51. Shi MF, Gerdeen JC (1991) Effect of strain gradient and curvature on forming limit diagrams for anisotropic sheets. J Mater Shaping Technol 9:253–268

    Article  Google Scholar 

  52. Siegert K (1993) Vorlesungsmanuskript Umformtechnik I, Institut für Umformtechnik, Universität Stuttgart

    Google Scholar 

  53. Stenger H (1965) Über die Abhängigkeit des Formänderungsvermögens metallischer Werkstoffe vom Spannungszustand. Dissertation, RWTH Aachen

    Google Scholar 

  54. Stoughton T, Yoon J-W (2012) Advances in metal forming limits under nonlinear and out-of-plane forming conditions. In: Tagungsband, Internationale Konferenz, Neuere Entwicklungen in der Blechumformung, Mai 2012, Fellbach

    Google Scholar 

  55. Swift HW (1952) Plastic instability under plane stress. J Mech Phys Solids 1:1–18

    Article  Google Scholar 

  56. Tresca H (1964) Sur l’écoulement des corps solides á de fortes pressions. C R Acad Sci 59:754–764

    Google Scholar 

  57. Turetta A, Ghiotti A, Bruschi S (2006) Testing material formability in hot stamping operations. In: IDDRG 2006 International Conference, Porto, Portugal

    Google Scholar 

  58. Zener C, Hollomon JH (1944) Effect of strain rate upon lastic flow of steel. J Appl Phys 15

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Hochschule Heilbronn Umform- und Karosserietechnik, Max-Planck-Straße 39, 74081, Heilbronn, Deutschland

    Arndt Birkert

  2. ini.gence Unternehmensberatung, Marktstraße 46, 88212, Weingarten, Deutschland

    Arndt Birkert & Stefan Haage

  3. C-CON GmbH, Knorrstraße 135, 80937, München, Deutschland

    Markus Straub

Authors
  1. Arndt Birkert
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Stefan Haage
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. Markus Straub
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Arndt Birkert .

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2013 Springer-Verlag Berlin Heidelberg

About this chapter

Cite this chapter

Birkert, A., Haage, S., Straub, M. (2013). Plastizitätstheoretische und werkstofftechnische Grundlagen. In: Umformtechnische Herstellung komplexer Karosserieteile. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-34670-5_3

Download citation

  • DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-34670-5_3

  • Published:

  • Publisher Name: Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg

  • Print ISBN: 978-3-642-34669-9

  • Online ISBN: 978-3-642-34670-5

  • eBook Packages: Computer Science and Engineering (German Language)

Publish with us

Policies and ethics

Search

Navigation