Lokale Verformungsmessung an partikelverstärktem Aluminium

5 Diskussion
Hier sollen die Ergebnisse der in-situ Zugversuche zweier Aluminium 6061 MMCs
miteinander und mit Finite Elemente Rechnungen verglichen werden.
Im Rahmen einer Dissertation [16] wurde das Verformungsverhalten von A2124-T4+17%SiC
(SiC- Partikelgröße 1µm) im Zugversuch mit finite Elemente Rechnungen simuliert. In den
Rechnungen wurden die Partikel als linear elastisch, die Matrix als elastisch- plastisch mit den
Verfestigungseigenschaften der unverstärkten A2124-T4 Legierung angenommen. Das
Interface zwischen Matrix und Partikel wurde als perfekt verbunden angenommen,
Partikelbruch wurde ausgeschlossen. Für zweidimensionale FE- Rechnungen wurde ein Stück
MMC modelliert, in dem SiC- Partikel ähnlich wie in dem zu simulierenden Material
angeordnet waren. Den SiC- Partikeln wurde eine unregelmäßige Form gegeben, die der im
realen MMC entsprach. Ein solches 2D- Modell ist im linken Bild von Abb. 5-1 dargestellt.
Mit dem Modell wurden die lokalen Dehnungen für eine globale Zugdehnung von 7,121% in
vertikaler Richtung berechnet, was der Bruchdehnung des zu simulierenden Materiales
entsprach. In Konturplots (siehe Abb. 5-1, rechtes Bild) wird die lokale äquivalente plastische
Dehnung ε pl nach Glg. 5-1 dargestellt,
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ε pl = ⋅ε
ij ⋅ε
ij
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wobei εij eine Komponente des Dehnungstensors ist.
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Glg. 5-1
Abb. 5-1: Links: 2D- Modell eines A2124-T4 MMC mit 17% SiC- Partikeln. Rechts:
Konturplot der äquivalenten plastischen Dehnung bei einer globalen Zugdehnung von 7,121%
in vertikale Richtung.
Bei der lokalen Dehnungsmessung im in-situ Zugversuch können nur die Komponenten εx, εy,
εxy des Dehnungstensors bestimmt werden, die in der Oberfläche der Zugprobe liegen. In den
Dehnungskarten ist εx die Dehnung in horizontaler Richtung. Sie stimmt mit der Zugrichtung
überein. Die Dehnungen, die im in-situ Zugversuch gemessen werden setzen sich aus einem
bleibenden plastischen und einem reversiblen elastischen Anteil zusammen, weil die
Messungen unter Einwirkung der Prüflast durchgeführt werden. Aus den zwei genannten
Gründen können die im in-situ Zugversuch ermittelten lokalen Dehnungen nicht – wie in den