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Elastic Modelling of Deformation Twinning on the Microscale in Magnesium

Autor :Rainer Glüge
Herkunft :OvGU Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau
Datum :04.12.2009
 
Dokumente :
Dataobject from HALCoRe_document_00007916
 
Typ :Dissertation
Format :Text
Kurzfassung :Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit behandelt die mechanisch induzierte Zwillingsbildung. Diese kann als sehr spezielle, isotherme Festkörper zu Festkörper-Phasenumwandlung aufgefasst werden. Eine Reihe interessanter und ingenieurtechnisch nutzbarer Effekte wird durch solche Phasenumwandlungen bewirkt. Zum Beispiel basiert der Formgedächtniseffekt auf der thermisch induzierten Martensit zu Austenit Umwandlung, während die augenscheinlich irreversiblen Deformationen in der Martensitphase durch das Verschieben von Grenzflächen zwischen Zwillingen realisiert werden. Als weiteres Beispiel ist die Zwillingsinduzierte Plastiziät zu nennen. Sie kann gerade wenn kristallographisches Gleiten schwer aktivierbar ist, z.B. bei niedrigen Temperaturen und hohen Dehnraten, als alternativer Deformationsmechanismus zur Verfügung stehen. Allerdings hat die Zwillingsbildung einen starken Einfluss auf das Materialverhalten. Hier können Materialmodelle beim Verstehen und Vorhersagen der durch Zwillingsbildung verursachten Verfestigung und Texturentwicklung hilfreich sein. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Materialmodells, welches die Zwillingsbildung auf der Kristallebene beschreibt. Die Modellierung erfolgt im Kern durch die Kopplung eines pseudoelastischen Gesetzes mit einer viskosen Bewegungsgleichung. Dabei wird sich auf Zwillingsbildung in Magnesium und Magnesiumlegierungen konzentriert, wofür es mehrere Gründe gibt. Magnesium ist wegen seiner geringen Dichte für den Leichtbau interessant, allerdings sind Magnesiumlegierungen wegen ihrer geringen Duktilität hauptsächlich als Gussteile anzutreffen. Die Zwillingsbildung spielt für die Umformbarkeit von Magnesium und seinen Legierungen eine wichtige Rolle. Gerade stranggepresste Magnesiumlegierungen, deren Verwendung als Halbzeug bisher eine untergeordnete Bedeutung hat, zeigen aufgrund einer starken Textur eine ausgeprägte, durch Zwillingsbildung verursachte Zug-Druck-Anisotropie, was sowohl die Fließspannung als auch die Umformbarkeit betrifft. Dementsprechend umfangreich sind die zum Thema verfügbare Literatur und experimentelle Befunde, welche zum Vergleich mit Simulationen zur Verfügung stehen. Kapitel 1 dient der Einführung und steckt den Rahmen ab, innerhalb dessen das Materialmodell entwickelt wird. Kapitel 2 befasst sich mit der geometrischen Beschreibung und der Klassifizierung der Zwillinge, sowie der Entstehung und dem Einfluss, den Zwillingsbildung auf das Materialverhalten hat. In Kapitel 3 werden Simulationstechniken auf verschiedenen Skalen diskutiert. Kapitel 4 und 5 sind der Entwicklung des Materialmodells gewidmet, wobei in Kapitel 4 nach einem Ansatz von Ball und James die elastische Energie entwickelt wird, welche in Kapitel 5 modifiziert wird. In Kapitel 4 wird ebenfalls die Energieinvarianz in sogenannten Compound-Twins diskutiert, sowie deren Bedeutung für die elastische Modellierung. Die Materialgleichungen werden in Kapitel 6 zusammengefasst, wobei kurz auf die numerische Implementierung des kristallographischen Gleitens eingegangen wird. In Kapitel 7 werden verschiedene Simulationsergebnisse präsentiert, wobei die ersten drei Finite-Elemente-Modelle auf der Mikroebene angesiedelt sind, während das vierte FE-Modell einen Vergleich zu experimentellen Befunden auf der Makroebene erlaubt. Die Arbeit wird mit Kapitel 8 mit einer Zusammenfassung der Ergebnisse und überlegungen zu zukünftigen Arbeiten abgeschlossen.
Schlagwörter :deformation twinning, magnesium, nonconvex elastic energy, microscale modelling, vanishing viscosity approach
Rechte :Dieser Text ist urheberrechtlich geschützt
Größe :130 S.
 
Erstellt am :15.01.2010 - 12:40:25
Letzte Änderung :22.04.2010 - 08:28:26
MyCoRe ID :HALCoRe_document_00007916
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