Mikromechanische Modellierung von Formgedächtnismaterialien

Zusammenfassung
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der energetischen Modellierung von Formgedächtnislegierungen.
Auf Grund der Fähigkeit dieser Werkstoffe, auf äußere Lasten durch
Ausbildung einer martensitischen Mikrostruktur zu reagieren, ist die Modellierung des zugehörigen
Materialverhaltens aufwändiger als die herkömmlicher Materialien.
Insbesondere ist die in phasentransformierenden Materialien durch Mikrostrukturausbildung
erreichbare Verringerung der Energiedichte nicht exakt bekannt, wenn mehr als drei
kristallographische Varianten vorliegen. In dieser Arbeit wird die Qualität vorhandener unterer
Grenzen als Abschätzung der Energiedichte monokristalliner Materialien durch Vergleich
mit bekannten und neu entwickelten oberen Grenzen validiert. Hierbei wird die größte
Übereinstimmung zwischen oberen und unteren Grenzen, und damit die genaueste Eingrenzung
der tatsächlichen Energiedichte, durch Laminatgrenzen zweiter Ordnung erreicht,
welche den Effekt der martensitischen Zwillingsbildung zur Steigerung der numerischen
Effizienz berücksichtigen.
Es folgt die Erweiterung der Betrachtung auf polykristalline Materialien. Im Rahmen dieser
Verallgemeinerung werden weitere Aspekte wie das hysteretische Spannungs-Dehnungs-
Verhalten sowie der Einfluss von fertigungsbedingten Vortexturen und anisotropen Materialeigenschaften
der austenitischen und martensitischen Varianten einbezogen.
Anhand von experimentellen Texturdaten wird abschließend das Materialverhalten eines
realen polykristallinen Probenkörpers simuliert. Die wesentliche innere Variable des mikromechanischen
Modells, nämlich die Orientierungsdichteverteilung des Martensits, wird
durch den Vergleich mit Beobachtungen aus Synchrotronbeugungsversuchen validiert.