Blechumformen

Am Beispiel eines einfachen Hutprofils wurden die Hauptfehlerquellen bei der Rückfederungssimulation identifiziert und Werkstoffgesetze und numerische Verfahren für eine verbesserte Rückfederungssimulation erarbeitet. Zunächst wurden in einer Streifentiefzieheinrichtung Umformversuche mit unterschiedlichen Blechen, Blechhalterkräften und Ziehradien durchgeführt.

Das Bild zeigt, dass das resultierende Rückfedern von Fall zu Fall stark variiert. Die Versuche wurden durch Simulationen begleitet. Dabei wurde ein verbessertes Werkstoffsmodell eingesetzt, das in Form einer »user material subroutine« (UMAT) in ABAQUS/Explicit implementiert wurde.

Die Basis der Die Basis der Werkstoffbeschreibung bilden Plastizitätsgesetze für zyklische Belastung unter Berücksichtigung des Bauschinger-Effekts, da in typischen Tiefziehoperationen das Material einer wiederholten Wechselbiegung ausgesetzt wird.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Werkstoffmodellierung ist die Kontrolle künstlicher Spannungsrelaxationen, die bei der Umformsimulation aufgrund von numerischem Rauschen auftreten können und die substanzielle Ungenauigkeiten bei der Rückfederungsberechnung verursachen.

Das obere Bild zeigt den Einfluss der künstlichen Spannungsrelaxation auf das berechnete Rückfedern. Es ist sehr wichtig, diesen rein numerischen Effekt zu kontrollieren, da er die Simulationsergebnisse wesentlich beeinflusst. Eine Kontrolle der Spannungsrelaxationen hat den Vorteil, dass auch mit verhältnismäßig groben Netzen bereits recht genaue Rückfederungsergebnisse erzielt werden, wie das untere Bild zeigt: