FEM-Simulation mit Parsolve Advanced CAE Solutions: Unsere Veröffentlichungen auf dem Gebiet der Materialdaten für die FEM

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M.Bosseler, B. Kleuter, G. Risy

Bestimmung von FEM-Materialdaten für die  Crashberechnung von Elastomeren unter Berücksichtigung großer Zug- und Druckverformungen

NAFEMS Online Magazin Nr. 29, 03/2014, Seite 75-82

 

 

M. Bosseler und B. Kleuter

Universell anwendbares Verfahren zur Bestimmung von Materialkarten für die FE-Simulation (PDF)

Vortrag auf der VDI-Tagung, Simulation von Werkstoffverhalten - bei automobilen Anwendungen, 10. - 11.12.2013 in Baden Baden


M. Bosseler, B. Kleuter, G. Risy

Determination of material properties for the crash calculation of elastomers, taking into account large tensile and compressive strains (PDF)

In: Summary of Proceedings, NAFEMS WorldCongress 2013, 09-12.06.2013 in Salzburg, Austria, ISBN - 978 1 874376 91 0.           

 

Abstract:

For FEM users, a major challenge remains for very many materials in the automotive industry. It is to examine which material model best fits the simulated material and the specified load, whilst at the same time deciding what is possible and is justified in terms of cost, in order to determine the required material parameters. In this lecture, the determination of a material data set to simulate the viscoelastic behaviour of a compact elastomer is presented, coupling optical metrology and nonlinear multi-parameter optimisation. Here an experimentation and evaluation methodology is used in which it is possible to take account of multi-axial stress conditions right through to large deformations, both tensile and compressive, together with crash-relevant strain rates of up to 200 / s within an optimization routine. First, the experimental studies on selected test specimens are presented. Later in the lecture, there is an explanation of the main evaluation steps in reverse engineering. Afterwards detailed verifications are discussed, based on the comparison of measured and simulated local deformation parameters for relevant load combinations and strain rates.

 

 

B. Kleuter und M. Bosseler

Materialprüfung und Kennwertermittlung für Drucker-Prager-Plastizität zur Simulation von PBT

In: Michael Borsutzki und Günther Moninger (Hrsg):
Tagungsband Werkstoffprüfung 2012, 6.-7.12.2012 in Bad Neuenahr:
Fortschritte in der Werkstoffprüfung für Forschung und Praxis.
Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf, 139-144, 2012, ISBN 978-3-514-00794-9.

 

 

U. Pfaff, G. Bednarek, B. Kleuter, P. Steinmann
Parameteridentifikation für Getriebegehäuse - FE-Simulation einer Aluminium-Druckguss-Legierung.
ATZ - Automobiltechnische Zeitschrift, Ausgabe 03/2008

Abstract:
Um den gestiegenen Anforderungen an die Verlässlichkeit von Bauteilsimulationen mittels der Finite-Elemente-Methode gerecht zu werden, ist es notwendig, die Werkstoffparameter der eingesetzten Materialroutine anhand mehrerer Versuche mit mehraxialen Verzerrungszuständen zu identifizieren. Dieser Beitrag beschreibt eine Methode zur Identifikation von Materialparametern für die Simulation elasto-plastischen Materialverhaltens in der FEM an Getriebegehäusen. Sie wurde in Zusammenarbeit mit der GM Powertrain Germany GmbH am Lehrstuhl für Technische Mechanik der Technischen Universität Kaiserslautern weiterentwickelt.

 

 

B. Kleuter und M. Bosseler

Bestimmung von Materialparametern für Drucker-Prager-Plastizität zur Simulation von unverstärktem PBT

Deutsche Simulia Konferenz 2012, 17ter- 18ter September, Hamburg

 

 

B. Kleuter und M. Bosseler

Bestimmung von verifizierten Materialdatensätzen für die FE-Simulation.

In: Michael Borsutzki und Stefanie Geisler (Hrsg):
Tagungsband Werkstoffprüfung 2009, 3.-4.12.2009 in Bad Neuenahr:
Fortschritte der Kennwertermittlung für Forschung und Praxis.
Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf, 81-86, 2009.

 

 

E. Kirchner, U. Pfaff, B. Kleuter

Parameteridentifikation zur FE-Simulation einer Aluminium-
Druckguss-Legierung bei manuellen Getrieben.

VDI-Getriebetagung 2008, VDI Transmissions in vehicles 2008, Friedrichshafen 2008, 17.-18.06.2008, VDI-Berichte Nr. 2029.

Abstract:
Dieser Artikel erläutert eine Methode zur Identifikation von Materialparametern zur Simulation elasto-plastischen Materialverhaltens mit der Finiten-Elemente-Methode (FEM) basierend auf dreidimensionalen Identifikationsversuchen. Ziel ist die Reduzierung von kostenintensiven und zeitaufwändigen Missbrauchstests von manuellen Getrieben. Geprüft wird eine Aluminium-Druckgusslegierung, die von GM Powertrain-Europe für Getriebegehäuse genutzt wird.

 

 

B. Kleuter and M. Bosseler

Parameteridentifikation für nichtlineare Materialmodelle in der FEM mittels optischer Verformungsanalyse (1.3 MB)

NAFEMS-Magazin 1/2009

 

Abstract: Die Bauteilauslegung erfordert die Kenntnis des genauen Spannungs- und Verzerrungsverhaltens der eingesetzten Materialien. Um den gestiegenen Anforderungen an die Verlässlichkeit von Simulationen mittels der Finite-Elemente-Methode gerecht zu werden, muss untersucht werden, ob das konstitutive Gesetz geeignet ist, das mechanische Werkstoffverhalten zu beschreiben. Weiterhin ist es notwendig, die zugehörigen Materialparameter zu ermitteln. Somit muss die Parameteridentifikation für Materialmodelle folgende Ansprüche erfüllen:
- Anwendbarkeit des Algorithmus' auch für hochgradig nichtlineare Materialmodelle
- Berücksichtigung von inhomogenen Verzerrungszuständen (z.B. lokale Einschnürungen) [4]
- Berücksichtigung von Streuungen des Materialverhaltens [1]
Dieser Beitrag stellt die Prozeduren dar, die für die Parameteridentifikation für mehrere Versuche bei gleichzeitiger Identifikation aller Materialparameter notwendig sind. Basierend auf der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ist es das Ziel, die Unterschiede zwischen gemessenen und simulierten inhomogenen Verschiebungsfeldern zu minimieren. Mit Hilfe des Verfahrens der Grauwertkorrelation werden Probekörper mit definierten inhomogen verteilten Spannungszuständen berührungslos gemessen. Das in dieser Arbeit vorgestellte Verfahren der generalisierten Parameteridentifikation gewährleistet eine Berücksichtigung der auftretenden Streuung bei Wiederholversuchen sowie der gleichzeitigen Betrachtung vieler einzelner Messpunkte für inhomogene Verschiebungsfelder.
Numerische Beispiele zeigen die Parameteridentifikationen für verschiedene Materialgesetze der Viskoelastizität und Elasto-Plastizität unter Berücksichtigung der experimentellen Beobachtungen an verschiedenen Elastomer-Materialien bzw. einem Aluminium-Druckguss.

 

 

M. Bosseler
Beschreibung des orthotrop viskoelasto-plastischen Verhaltens langglasfaserverstärkten Polypropylens - Versuchskonzept und FE-Simulation
Dissertation, 2009, IVW Schriftenreihe Band 85, TU Kaiserslautern, ISBN: 978-3-934930-81-0

 

 

B. Kleuter and M. Bosseler

Parameter Identification for Nonlinear Material Models within the Finite Element Method considering Optical Deformation Analysis.

Proceedings of the NAFEMS Seminar: "Interaction of Simulation and Testing: New Requirements and New Opportunities in Structural Dynamics", 12-13 November 2008, Wiesbaden, Germany.

 

 

M. Bosseler, B. Kleuter, R. Renz, P. Steinmann.
Experiment and Parameter Identification for the Simulation of Compact and Cellular PUR
Kautschuk Gummi Kunststoffe, November 2007:597-607

Abstract:
This work is concerned with the description of the viscoelastic behaviour of PUR materials. Thereby, an approach for the parameter identification for a complex material law is presented which considers multiple laboratory tests for the simultaneous identification of all material parameters. The experimental data of inhomogeneous displacement fields is measured by means of image correlation photogrammetry. The determination of appropriate experimental test programs for a compact and a cellular PUR are discussed and the procedures for the respective identification routines are described. At the end of this work for both materials the simulated data, calculated with the optimal set of parameters, is compared with the experimental data in a verification.

 

 

B. Kleuter, A. Menzel, P. Steinmann
Generalized parameter identification for finite viscoelasticity.
Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., 196:3315-3334, 2007.

Abstract:
Elastomeric and other rubber-like materials are often simultaneously exposed to short- and long-time loads within engineering applications. When aiming at establishing a general simulation tool for viscoelastic media over these different time scales, a suitable material model and its corresponding material parameters can only be determined if an appropriate number of experimental data is taken into account. In this work we present an algorithm for the identification of material parameters for large strain viscoelasticity in which data of multiple experiments are considered. Based on this method the experimental loading intervals for long-time experiments can be shortened in time and the parameter identification procedure is now referred to experimental data of tests under short- and long-time loads without separating the parameters due to these different time scales. The employed viscoelastic material law is based on a nonlinear evolution law and valid far from thermodynamic equilibrium. The identification is carried out by minimizing a least squares functional comparing inhomogeneous displacement fields from experiments and FEM simulations at given (measured) force loads. Within this optimization procedure all material parameters are identified simultaneously by means of a gradient based method for which a semi-analytical sensitivity analysis is calculated. A representative numerical example is referred to measured data based on short-time and long-time tests of a non-cellular polyurethane. As an advantage, the developed identification scheme renders solely one single set of material parameters.

 

 

B. Kleuter
Generalized Parameter Identification for Finite Viscoelasticity
Dissertation UKL/LTM T 07-02 September 2007, Lehrstuhl für Technische Mechanik, TU Kaiserslautern

 

 

 

 

 

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