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Autor Thema:  Ductile damage für Stahl (10087 mal gelesen)
Sigbert98
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Hallo zusammen,

ich suche nach einer Möglichkeit, den Bruch von Stahl bei einer bestimmten Dehnung mit Abaqus zu simulieren. Am liebsten wäre mir ein Kriterium, dass nur auf der Bruchdehnung basiert. In Abaqus habe ich bislang nur "Ductile Damage" als Materialparameter gefunden. Dort wird neben der Bruchdehnung aber auch noch die "Stress Triaxialty" und die "Strain rate" abgefragt. Zu letzteren beiden habe ich keine Angaben. Oder sind diese einfach zu ermitteln?

Vielen Dank für eure Hilfe!

Sigbert

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Goldstein
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erstellt am: 09. Mai. 2010 23:35    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Sigbert98 10 Unities + Antwort hilfreich

*DAMAGE INITIATION,CRITERION=DUCTILE ist die richtige Karte. Hier gibts Du die plastische Dehnung ein, bei der das Versagen einsetzen soll. Über die Triaxialität (-p/q) steuerst Du, welche Spannung die Schädigung auslöst (Zug: 1/3, Schub: 0. ....). Wenn Dein Material Dehnratenabhängig reagiert, dann Strainrate eintregen

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Sigbert98
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erstellt am: 10. Mai. 2010 07:05    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo Goldstein,

vielen Dank für deine Antwort. Ist der Werte für die Triaxialiät mit 1/3 für Zug konstant? Ich wäre Dir sehr dankbar, wenn Du mir weiterführende Literatur nennen könntest.

Vielen Dank und eine schöne Woche!

Sigbert

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Goldstein
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erstellt am: 10. Mai. 2010 12:57    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Sigbert98 10 Unities + Antwort hilfreich

Literatur: z.B. Abaqus Manual 20.2.2 Damage initiation for ductile metals.

Bei reinem Zug ist die MisesSpannung q gleich der Zugspannung, der hydrostatische Druck ist dann p=-q/3. Daraus folgt Triaxlialität -p/q = 1/3. Deshalb ja, bei reinem Zug ist die Triaxialität gleich 1/3. Angenommen dein Material beginnt mit der Schädigung bei 1%plastischer Dehnung dann ist der Eintrag unter der DamageIni-Karte:

0.01, 0.33333

Ähnliches gilt analog für Schub und Druck. Wirds jetzt klarer ?

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Sigbert98
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Hallo Goldstein,

vielen Dank, damit hast Du meien Fragen beantwortet!

Viele Grüße,
Sigbert

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Tobimaschi
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erstellt am: 12. Mai. 2010 14:25    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Sigbert98 10 Unities + Antwort hilfreich

Hey Goldstein.
Hab den Beitrag interessiert verfolgt da ich auch gerade an dieser Einstellung herumrätsel. Mir is das aber noch nicht so klar geworden.
Die Triaxialität gibt doch das Verhältnis des hydrostatischen Anteils des Spannungsvektors zur Mises-Vergleichsspannung an einem Element an, da dieser Anteil laut Schädigungsmechanik großen Einfluss auf die Schädigung hat. Is das so richtig?
Geb ich nun die Triaxialität zum Zeitpunkt der Ermittlung meiner Bruchdehnung an? D.h wurde die Bruchdehnung in einem Zugversuch ermittelt lag eine Triax. von -0,33 vor da ja rein zugbeansprucht???
Ich verstehe es noch nicht ganz. Die Triaxialität ändert sich ja von Element zu Element auf grund der unterschiedlichen Belastungen. Oder muss ich die kritische Stelle in meinem Bauteil ausmachen und für diese Stelle meine Triaxialität bestimmen?
Ich habe desweiteren Plastizitätswerte aus einem Zylinderstauchversuch. Den Wert der Bruchdehnung kann ich dadurch auch garnicht bedienen.
Mein Modell is folgendes. Eine Kugel drückt auf eine Platte. Auf der Platte befindet sich ein sehr sehr kleiner (zuvor erzeugter) Kugeleindruck. Meine Theorie is dass es am Rand dieses Eindruckes durch die Pressung zur Abscherung des Materials kommt und dies würde ich gerne mittels Ductile Damage überprüfen. Wie du siehst bin ich mir über die Bedeutung der Triax. und der Kompatibilität zu meinem Materialmodell noch nicht wirklich bewusst.
Also wäre cool wenn du mir mal ein bisschen Licht ans Fahrrad machen könntest 

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Goldstein
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erstellt am: 13. Mai. 2010 23:44    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Sigbert98 10 Unities + Antwort hilfreich

Hey Tobimaschi

wir diskutieren hier eine Materialmodellierung (Zusammenhang zwischen Spannungen und Dehnungen), und die hat erst mal nix mit den Elementen zu tun. Das Ductile Damage Modell (DDM) von Abaqus ist eines von mehreren verfügbaren Materialbeschreibungen, und ob es das Richtige für Dein Problem ist, musst Du entscheiden.

In der Modellvorstellung von Abaqus folgt auf den elastischen Bereich die Verfestigung, die mit plastischen Dehnungen einhergeht. Abhängig von der Belastung (Zug,Druck,Scherung) kann nun eine plastische Dehnung angegeben werden, bei der die Schädigung beginnt (DamageInitiation). Im SpannungsDehnungsDiagramm ist das die Stelle wo die Kurve beginnt Richtung Süden zu drehen. Sofern bekannt, werden diese Dehnungen unter der DamageIni-Karte engetragen. Beispiel:

*Damageinit
0.001, 0.3333  (Zug)
.0005, -0.33333  (Druck)
.0007, 0.  (Schub)

Zwischenwerte werden später interpoliert! Idealerweise lässt man noch eine DamageEvolution Karte folgen, und insbesondere dann wenns um einen Druckversuch geht.

Zu Deinen Fragen: Im Berechnungsmodell musst Du eigentlich nichts ändern. Wichtig ist eben, dass Deine Materialmodellierung passt.

Solltest Du keine Materialkurven/-werte haben sondern nur Ergebnisse aus dem Experiment, wirds  schwierig. Du müsstest die Materialkennwerte solange iterieren, bis in der Simulation das Versuchsergebnis rauskommt.

Wenn Du Schubversagen modellieren möchtest, solltest Du die plastische Schubversagensdehnung (triax=0.) kennen und eintragen

Viel Erfolg

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Tobimaschi
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erstellt am: 14. Mai. 2010 13:44    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Sigbert98 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Goldstein.
Erstmal Danke für deine flotte Antwort.
Um theoretisch alle Möfglichkeiten einer Damageinition zu bedienen, müsste ich meine Damageinition Karte für alle Werte (Zug, Druck, Schub) austatten, falls ich das richtig verstanden habe.
Hierzu bräuchte ich also die Werte aus den Versuchen die diesem Belastungsfall entsprechen, also jeweils die Bruchdehnung aus Zug- Druch- und Torsionsversuch. is das richtig?
Ist es soweit korrekt,dass falls ich theoretisch wüsste dass in meinem Bauteil kein Versagen aufgrund von Schub entsteht, könnte ich mir den Wert ja sparen. Da ich jedoch genau dies herausfinden möchte, brauche ich ihn?

Durch die drei Werte berücksichtige ich ja dann die Mehrachsigkeit des Spannungszustandes. Jedoch ist mir noch nicht klar inwiefern dies mit der der Definition meiner Plastizität verträglich ist. In der Plastizität-karte habe ich nur die Spannungen über die Dehnungen aus nem Druckversuch aufgetragen d.h. die Spannungen nach denen schließlich meine Triaxialität berechnet wird, basieren auf den Werten aus einem einachsigen Belastungsfall. Sticht sich das nicht?
Kann ich auch irgendwie die Mehrachsigkeit für meine Plastizitätswerte übernehmen? D.h. eine Karte in der ich die Spannungen über die Dehnungen des jeweiligen Belastungsfalles (Zug, Druck, Schub) auftrage?
Klär mich auf falls ich da grundlegende Denkfehler habe.
Weiterhin habe ich mir noch das "Shear Damage" angeschaut. Falls ich im ductile damage einen Wert für meinen Schub angebe, habe ich dann nicht auch quasi "shear damage" abgedeckt? "Shear stress ratio" entspricht doch dann meinem Triaxialitätsfall für Schub oder nicht?
Fragen über Fragen  Danke schonmal für deine Antworten

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Goldstein
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erstellt am: 14. Mai. 2010 23:31    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Sigbert98 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von Tobimaschi:
Hallo Goldstein.
Erstmal Danke für deine flotte Antwort.
Um theoretisch alle Möfglichkeiten einer Damageinition zu bedienen, müsste ich meine Damageinition Karte für alle Werte (Zug, Druck, Schub) austatten, falls ich das richtig verstanden habe.
------------------------
Im Prinzip ja . Je mehr Daten Du reinsteckst umso genauer wird das Modell. Wenn Du nur Zug- und Druckdaten hast, wird Schub eben interpoliert.
------------------------

Hierzu bräuchte ich also die Werte aus den Versuchen die diesem Belastungsfall entsprechen, also jeweils die Bruchdehnung aus Zug- Druch- und Torsionsversuch. is das richtig?

----------- Richtig--------

Ist es soweit korrekt,dass falls ich theoretisch wüsste dass in meinem Bauteil kein Versagen aufgrund von Schub entsteht, könnte ich mir den Wert ja sparen. Da ich jedoch genau dies herausfinden möchte, brauche ich ihn?

----------------
Eigentlich schon. Wenn Deine Materialbeschreibung  gut ist, kannst Du Dein Bauteil analysieren. Hast Du gute experimentelle Daten, dann kannst Du evtl die Materialparameter identifizieren. Hast Du weder das eine noch das andere wirds schwierig.
------------------------

Durch die drei Werte berücksichtige ich ja dann die Mehrachsigkeit des Spannungszustandes. Jedoch ist mir noch nicht klar inwiefern dies mit der der Definition meiner Plastizität verträglich ist. In der Plastizität-karte habe ich nur die Spannungen über die Dehnungen aus nem Druckversuch aufgetragen d.h. die Spannungen nach denen schließlich meine Triaxialität berechnet wird, basieren auf den Werten aus einem einachsigen Belastungsfall. Sticht sich das nicht?

----------------
Die Plastifizierung (*plastic) stellt im Abaqus-Verständnis noch keine Schädigung (Damage) dar. Das Material verfestigt sich hier lediglich. Über die Damage Ini-Karte steuerst Du , wann die Verfestigung endet und die Schädigung beginnt. Wenn Du nur Standard-*Plastic verwendest wird Abaqus bei der Verfestigung keinen Unterschied zwischen Zug und Druck machen
------------------

Kann ich auch irgendwie die Mehrachsigkeit für meine Plastizitätswerte übernehmen? D.h. eine Karte in der ich die Spannungen über die Dehnungen des jeweiligen Belastungsfalles (Zug, Druck, Schub) auftrage?

------------
Wir reden hier über den Verfestigungsbereich. Ich kenne auch nicht alle Abaqus Optionen, sowas könnte es aber geben. Drucker-Prager geht in so eine Richtung.
------------------------------------------------------
Klär mich auf falls ich da grundlegende Denkfehler habe.
Weiterhin habe ich mir noch das "Shear Damage" angeschaut. Falls ich im ductile damage einen Wert für meinen Schub angebe, habe ich dann nicht auch quasi "shear damage" abgedeckt? "Shear stress ratio" entspricht doch dann meinem Triaxialitätsfall für Schub oder nicht?
------------------------------
Shear damage habe ich auch schon mal verwandt, müsste mich hier aber wieder einlesen. Sorry, muss passen.
---------------------------------------

Fragen über Fragen   Danke schonmal für deine Antworten


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UnusualSuspect
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Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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Beiträge: 7
Registriert: 03.02.2010

ABAQUS/STANDARD , -/EXPLICIT 6.9-1EF ff

erstellt am: 05. Jul. 2011 17:24    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Sigbert98 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,
wollte mich vorab schon einmal für die sehr hilfreichen Hinweise zu diesem Thema bedanken.
Ich arbeite mit dem Versagenskriterium "Ductile Damage" zur Simulation von spanenden Abtragsverfahren nach einem eigenspannungsinduzierenden Prozess. Dabei habe ich konkret ein Modell für ein Aufbohren mit anschliessendem Aufreiben aufgesetzt.

Folgende Nachfrage hätte ich:
1. Wenn ich Goldstein richtig verstanden habe, dann ist die Damage Initiation der Punkt, an dem "die Kurve beginnt in Richtung Süden zu drehen", sprich der Gleichmaßdehnung, weil danach ja die Einschnürung einsetzt. Ich hatte aus dem ABAQUS Manual gefolgert, dass ich den tatsächlichen Dehnungswert bei BRUCH eintragen müsste, also dem toten Ende der Spannungs-Dehnungskurve. Das Manual spricht zwar auch von der Schadensinitiierung, so richtig klar war es aber nicht. Der Tipp bleibt also: Gleichmaßdehnung?

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mgross
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Berechnungsingenieur


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Beiträge: 16
Registriert: 22.06.2005

erstellt am: 07. Sep. 2011 13:54    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Sigbert98 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,

für die *Damage Initiation Kurven braucht man wahre pl. Bruchdehnungen. Das ist weder die Gleichmaßdehnung noch die techn. Dehnung (Bruchdehnung A5) aus dem Zugversuch.
Der "normale" (einachsige) Zugversuch (Hundeknochen) eignet sich, um das Verfestigungsverhalten des (isotropen) Werkstoffs zu charakterisieren. Bei anisotropen Werkstoffen sind da schon mehrere Versuche (im Winkel zu Vorzugsrichtung) notwendig. Für die Versagenskurven (Initiation), genauer gesagt für einen Punkt in der Versagenskurve, kann man den eichachsigen Zugversuch nur als 1. Näherung verwenden, da der Spannungszustand (eta, TRIAX) in der Zugprobe nur bis zur Gleichmaßdehnung konstant ist. Mit Beginn der Einschnürung (bei duktilen Werkstoffen) verändert sich eta von uniax in Richtung ebene Dehnung.
So wie soll man also diesen Wert in die Damage Initiation Kurve eingeben? Schwierig, deshalb nur als 1. Näherung und deshalb haben sich schlaue Leute modifizierte Probengeometrien und Versuchsaufbauten ausgedacht, in denen unterschiedliche Spannungszustände auftreten und vor allem konstant bis zum Versagen bleiben.
Noch kurz zur "Bruchdehnung A5": Diese Dehnung sagt nichts über die Duktilität eines Werkstoffs aus --> für Damage Initiation Kurven nicht zu gebrauchen. Es ist eine reine Probenkenngröße. Man nehme den gleichen Werkstoff für zwei unterschiedliche Zugproben (Hundeknochen mit unterschiedlicher parallelen Länge) --> unterschiedliche "Bruchdehnung" A5 oder auch techn. Dehnung!!! obwohl gleicher Werkstoff.

Für weitere Info's zu Werkstoffcharakterisierung für die Anwendung in FEM siehe:
http://www.matfem.de/de/commonlab.html

Gruß
mgross
http://www.matfem.de/

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