Zur Methode der finiten Elemente in der Mechanik II: Nichtlineare ...

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TU Berlin, Fakultät V
Institut für Mechanik (LKM)
Dr. K. Weinberg
20. Mai 2007
Zur Methode der finiten Elemente in der
Mechanik II: Nichtlineare Probleme
Projektaufgabe
Simulation von dynamisch-elastischer sowie plastischer Härteprüfung
Auf die Oberfläche des Werkstücks fällt ein kleiner Prüfkörper (hier: Kugel) herab
und springt wieder zurück. Die Rücksprunghöhe ist ein Maß für die Härte des
elastischen Materials (Rücksprunghärteprüfung). Alternativ dazu hinterläßt der
Prüfkörper bei plastischem Material einen bleibenden Eindruck (vgl. Schlaghärteprüfung).
Simulieren Sie beide Prozesse. Klären Sie, inwieweit die Simulationen
für eine inverse Analyse geeignet sind.
Die FE-Modelle seien axialsymmetrisch. Die Eindringkörper sind zunächst als
starr anzunehmen, vergleichen Sie mit je einer Rechnung ob der dabei gemachte
Fehler akzeptabel ist. Vergleichen Sie insbesondere die Zeitintegrationsmethoden
für die Modellierung der Rücksprunghärteprüfung, d.h., explizite Integration vs.
impliziter Zeitdiskretisierung. Nehmen Sie für die plastische Härteprüfung einmal
kaum verfestigendes Material (z.B. Stahl) und zum anderen stark verfestigendes
Metall (z.B. Zinn) und vergleichen Sie die Eindruckformen.
Schematische Darstellung einer Härteprüfung nach Brinell
Die Ergebnisse der Arbeit sind graphisch aufzubereiten (ppt, pdf) und in einem
abschließenden ca. 20 min. Vortrag vorzustellen. Ähnlich wie bereits in der FEM I

ist dabei auf die Probleme der Modellbildung und der möglichen Lösungsstrategien
einzugehen, d.h., suchen Sie nach dem ” optimalen“ FE-Netz, erläutern Sie
Lasten und Randbedingungen und vergleichen Sie soweit wie möglich ihre numerischen
Ergebnisse mit analytischen Lösungen.
Termin für den Vortrag ist der 13. oder der 16. Juli 2007.
Das cae-File mit dem geeignetsten Modell sowie die elektronischen Unterlagen
für den Vortrag sind (als .ppt, .doc, .tex oder .pdf) einzureichen.
Hinweise:
• Das plastische Materialverhalten soll zeitunabhängig sein.
• In Abaqus muss die Verfestigungsfunktion für σy mit Wertepaaren angegeben
werden, zwischen diesen Wertepaaren wird linear interpoliert.
• Die Problemstellung erfordert ggf. nichtlineare Berechnungen, achten Sie
darauf das dann der Schalter NLGEOM in jedem Netz gesetzt ist.