Aufbauend auf unserer langjährigen Erfahrung im Bereich Kennwertermittlung für die FEM wenden wir Materialprüf-, Auswerte- und Optimierungsmethoden an, die höchsten Qualitätsansprüchen genügen. Egal ob Auswertung eines einfachen Zugversuchs oder Nutzung komplexer flächenhafter Optimierungsverfahren; sie erhalten in jedem Fall die bestmöglichen Datensätze für Ihre Berechnungen.
Auswertung von Standardprüfungen
Im folgenden Bild links ist das Spannungs-Dehnungs-Diagramm eines homogenen, einsinnigen Zugversuchs an einem Thermoplast qualitativ dargestellt. Eine Auswertung nach DIN ISO 527-1 ergibt nur eine sehr grobe Annäherung im Anfangsbereich der Kurve. Wertet man eine derartige Kurve jedoch mit unseren Verfahren aus, ergibt sich eine sehr gute Anpassung in Abhängigkeit physikalischer Werkstoffkennwerte (Bild rechts):
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Es bietet sich an, bei einem derartigen Verlauf, ein nichtlinear elastisches oder elastoplastisches Modell zu verwenden, um je nach Material, geeignetere Kennwerte für die FEM zu erhalten.
- Wir ermitteln aus einem oder mehreren Zugversuchen den bestmöglichen Satz an Materialdaten für ihre FE-Simulation.
Eine weitere Verbesserung erreicht man durch die Hinzunahme von Versuchsdaten, bei denen weitere Spannungszustände im Material berücksichtigt werden, z.B. aus Druck-, Schub-, oder Biaxialversuchen. Auch hier erreichen Sie die besten Ergebnisse mit unseren Optimierungsverfahren (siehe animierte Grafik). Alle bis hierhin vorgestellten Auswertemethoden bis hin zur simultanen Auswertung von unterschiedlichen Versuchsarten sind in unserer Software FEMCard Basic für immer mehr Werkstoffmodelle der FEM implementiert.
- Auswertung mehrerer Versuchsarten
Bauteilnahes Materialprüfkonzept
Mithilfe des von Parsolve entwickelten Materialprüf- und Auswertekonzeptes FEMCard Pro können komplette Materialkarten für verschiedenste Materialmodelle aller gängigen FE-Programmsysteme bestimmt werden. Dabei garantieren wir einen überschaubaren Zeitaufwand bei voller Kostenkontrolle und für jeden Kunden nachvollziehbaren Ergebnissen. Durch die Verwendung eines z.B. rechteckigen Probekörpers im Zugversuch wird ein mehrachsiger Dehnungszustand erzwungen. Dieser wird flächenhaft mit einem optischen Messverfahren für jeden Lastschritt in einer Auflösung von ca. 1000 bis 3000 Messpunkten erfasst (Bild rechts).
Im nächsten Schritt wird nun dieses Messraster auf das FE-Netz eines korrespondierenden FE-Modells interpoliert, so dass zu jedem Lastschritt die Verschiebungswerte der gemessenen Punkte mit den entprechenden Werten der simulierten Punkte verglichen werden können (siehe folgende Bilder).
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Jeder Messpunkt auf der Probekörperoberfläche entspricht einem Versuch, der am Material unterschiedliche Anteile an Zug, Schub und bis zu einem gewissen Grad auch Druck hervorruft. Man bildet also mit nur einem Zugversuch an einer gelochten Rechteckprobe je nach Messauflösung 1000-3000 Lastkombinationen ab (siehe folgendes Bild).
Mittels einer von Parsolve weiter entwickelten globalen Optimierungsroutine können nun die Materialkennwerte des verwendeten Werkstoffmodells in einem Optimierungsschritt so angepasst werden, dass die FE-Simulation für den gesamten Verformungsbereich minimal von den optischen Messungen abweicht. Unsere Kunden erhalten so für beliebige Werkstoffmodelle der gängigen FE-Programmsysteme die komplette Materialkarte. Während der Versuche auftretende Nebeneffekte wie z.B. Rutschen des Probekörpers in der Einspannung oder der Einfluss der Maschinensteifigkeit werden bei unseren Verfahren in geeigneter Weise heraus gefiltert.
- Optimierung mittels Minimierung der Fehlerquadratsumme