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Virtual-lab-based determination of a macroscopic yield function for additively manufactured parts

  • This work presents a method for the yield function determination of additively manufactured parts of S316L steel. A crystal plasticity model is calibrated with test results and used afterwards to perform so-called virtual experiments, that account for the specific process-related microstructure including crystallographic and morphological textures. These simulations are undertaken on a representative volume element (RVE), that is generated from EBSD/CT-Scans on in-house additively manufactured specimen, considering grain structure and crystal orientations. The results of the virtual experiments are used to determine an anisotropic Barlat yield function, that can be used in a macroscopical continuum-sense afterwards. This scale-bridging approach enables the calculation of large-scale parts, that would be numerically too expensive to be simulated by a crystal plasticity model.
  • Diese Arbeit beschreibt eine Methode für die Ermittlung einer Fließfunktion für additiv gefertigte Bauteile des Werkstoffs S316L. Ein Kristallplastizitätsmodell wird zunächst mit experimentellen Daten kalibriert. Anschließend werden mit diesem Modell sogenannte virtuelle Experimente durchgeführt, die die prozeßspezifische Mikrostruktur in Form von kristallographischen und morphologischen Texturen miteinbeziehen. Diese Simulationen werden mit einem representativen Volumenelement (RVE) durchgeführt, das aus EBSD/CT-Scans an additiv gefertigten Proben generiert wurde und daher die Kornstruktur und Kristallorientierungen enthält. Die virtuellen Experimente werden durchgeführt, um anhand der damit erhaltenen Fließpunkte eine anisotrope Barlat-Fließfunktion zu bestimmen. Dieser skalenübergreifende Ansatz ermöglicht die Simulation großer Strukturen, für die die Anwendung eines Kristallplastizitätsmodells numerisch zu teuer wäre.

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Metadaten
Autoren/innen:Rainer Falkenberg, Amir Charmi
Dokumenttyp:Beitrag zu einem Tagungsband
Veröffentlichungsform:Graue Literatur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Deutsch):3. Tagung des DVM-Arbeitskreises Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen
Jahr der Erstveröffentlichung:2018
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.2 Experimentelle und modellbasierte Werkstoffmechanik
Herausgeber (Institution):Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V.
Verlag:DVM
Verlagsort:Berlin
Erste Seite:153
Letzte Seite:158
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Additive manufacturing; Anisotropy; Crystal plasticity; Scale-bridging; Virtual experiments
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Materialien und Stoffe
Veranstaltung:3. Tagung des DVM-Arbeitskreises Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen
Veranstaltungsort:Berlin, Germany
Beginndatum der Veranstaltung:07.11.2018
Enddatum der Veranstaltung:08.11.2018
ISSN:2509-8772
Verfügbarkeit des Volltexts:Volltext-PDF im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:21.11.2018
Referierte Publikation:Nein