Einfluss der Umformgeschwindigkeit und -temperatur auf die Versagensgrenze von Aluminium AA7075
-
Essam El-Magd
and
Michael Brodmann
Abstract
Das Schädigungs- und Bruchverhalten der ausscheidungshärtbaren Aluminiumknetlegierung AA7075 wird im quasistatischen und Hochgeschwindigkeits-Zugversuch bis zu Umformgeschwindigkeiten von ε̇ ≤ 5500 s–1 untersucht, und die Ergebnisse bei Raumtemperatur werden den Ergebnissen bei einer erhöhten Versuchstemperatur von 150 °C gegenübergestellt. Durch unterschiedliche Wärmebehandlungen kann der Einfluss von Partikelgröße, -anteil und -verteilung ermittelt werden. Versuche an ungekerbten Zugstäben erlauben die Untersuchung des Materialverhaltens, das unter dynamischer Beanspruchung mit Hilfe eines konstitutiven Modells beschrieben wird. Dabei ist im Zugversuch neben der gesteigerten Geschwindigkeitsempfindlichkeit des Materials und dem adiabatischen Charakter des Umformprozesses sukzessive strukturelle Schädigung bei der Formulierung des Stoffgesetzes zu berücksichtigen. Mit Hilfe von Versuchen an unterschiedlich gekerbten Zugstäben wird der Spannungszustand in der Probe variiert und der Einfluss der Mehrachsigkeit auf die Bruchverformung untersucht. Durch Kombination von Experimenten und Finite-Element-Simulation wird die Versagensgrenze für duktilen Bruch formuliert und der Einfluss einer Geschwindigkeits- und Temperaturerhöhung auf die lokale plastische Verformung beim Bruch als Funktion des Mehrachsigkeitsgrads ermittelt. Mit Hilfe der Versagensgrenze kann schließlich der Bruchentstehungsort im gekerbten Stab bestimmt werden.
Abstract
The damage and failure behaviour of the precipitation hard-enable aluminium wrought alloy AA7075 is studied in tension tests under quasistatic and dynamic loading conditions up to strain rates of ε̇ ≤ 5500 s–1. The results determined at room temperature are compared with that received at an elevated temperature of 150 °C. Using different heat treatment conditions the influence of size, volume fraction and distribution of particles on the fracture strain can be determined. Experiments with unnotched tensile specimens allow the investigation of the material behaviour, which can be described by a constitutive model in case of high speed deformation. In addition to the increased strain rate sensitivity and the adiabatic character of the deformation process with high strain rates, successive structural damage has to be taken into account for a formulation of the material law under tensile loading. Using differently notched tension bars the state of stress is varied and the influence of multiaxiality on the elongation at fracture can be investigated. Combining experiments and finite element simulation the failure criterion for ductile fracture will be formulated and the influence of an increased strain rate and temperature on the local plastic deformation at fracture as a function of degree of multiaxiality can be determined. Applying the failure criterion the location of crack initiation in notched bars resulting in ductile fracture can be determined.
Literatur
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© 2001 Carl Hanser Verlag, München
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