1 Einleitung ................................................... 1
1.1 Motivation .............................................. 1
1.2 Problemstellung ......................................... 3
1.3 Zielsetzung ............................................. 5
2 Stand der Technik ............................................ 6
2.1 Spannungszustand ........................................ 6
2.2 Rückfederung ........................................... 10
2.2.1 Ausgewählte Arbeiten zur Rückfederung ........... 13
2.2.2 Rückfederung beim Tiefziehen .................... 13
2.2.3 Mechanismen und Einflussgrößen der
Rückfederung .................................... 17
2.2.4 Eigenspannungen ................................. 19
2.3 Ansätze zur Minimierung der Rückfederung ............... 23
2.3.1 Umformverfahren ................................. 24
2.3.2 Umformtemperatur ................................ 33
2.3.2.1 Direkte Warmformgebung ................. 33
2.3.2.2 Indirekte Warmformgebung ............... 35
2.3.2.3 Halbwarmformgebung ..................... 37
2.3.3 Experimentelle Verfahrensoptimierung ............ 38
2.3.4 Numerische Verfahrensoptimierung ................ 41
2.3.5 Neue Verfahrensidee der ThyssenKrupp Steel
Europe AG ....................................... 47
3 Grundlagen und Theoretische Betrachtungen ................... 50
3.1 Mechanisches Verhalten metallischer Werkstoffe ......... 50
3.2 Elastizität ............................................ 51
3.3 Plastizität ............................................ 52
3.3.1 Fließfunktion ................................... 53
3.3.2 Fließgesetz ..................................... 56
3.3.3 Verfestigungsgesetz ............................. 58
3.4 Grenzformänderungs- und -spannungsdiagramm ............. 62
4 Modell zur Rückfederungsminimierung ......................... 66
4.1 Nachweis der Spannungsausrichtung ...................... 66
4.1.1 Elastisch-plastische Biegung ......................... 68
4.1.1.1 Elastisch-plastische Biegung ohne
Kalibrierung .................................. 68
4.1.1.2 Elastisch-plastische Biegung mit
Kalibrierung .................................. 71
4.2 Verifikation der analytischen Berechnung ............... 73
5 Halbschalentechnik-Verfahrensentwicklung .................... 76
5.1 Werkstoffcharakterisierung ............................. 76
5.2 Experimentelle Untersuchungen .......................... 78
5.2.1 Vierstufiger Ansatz ............................. 78
5.2.1.1 Versuchsaufbau- und -durchführung ...... 78
5.2.1.2 Versuchsauswertung ..................... 83
5.2.2 Optimierter dreistufiger Ansatz ................. 91
5.2.2.1 Versuchaufbau- und -durchführung ....... 92
5.2.2.2 Versuchsauswertung ..................... 95
5.2.2.3 Zusammenfassung der Erkenntnisse ...... 109
5.2.3 Realbauteil- komplexes Trägerprofil ............ 111
5.2.3.1 Versuchsvorbereitung .................. 111
5.2.3.2 Versuchsdurchführung .................. 113
5.2.3.3 Auswertung ............................ 114
5.2.4 Integrierter Beschnitt ......................... 116
5.2.4.1 Optimierte Schneidengeometrie ......... 117
6 Numerische Untersuchungen .................................. 125
6.1 Finite-Elemente Methode ............................... 125
6.1.1 Numerische Integrationsverfahren ............... 127
6.2 Anforderungen an FE-Software .......................... 130
6.3 Numerische Variationsrechnungen -"HAST"- .............. 131
6.3.1 Benchmark ...................................... 133
6.3.1.1 Variationsrechnungen .................. 136
6.3.1.2 Spaltuntersuchungen ................... 145
6.3.1.3 Zusammenfassung der Erkenntnisse ...... 147
7 Zusammenfassung und Ausblick ............................... 149
Literaturverzeichnis ....................................... 152
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