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Im Rahmen eines gemeinschaftlichen Projektes der Stahl- und Automobilindustrie wurden für 17 Stahlfeinbleche des Automobilbaus in verschiedenen Anlieferungs- und Verformungszuständen unter -40°C, Raumtemperatur und +100°C mit 37 Versuchsreihen Anrisswöhlerlinien und zügige bzw. zyklische Spannung-Dehnung-Kurven bestimmt. Sämtliche Versuchspunkte, Hysteresen und ermittelte zyklische Kennwerte liegen in einer Datenbank vor. Eine Korrelationen zwischen den Kennwerten aus dem Zugversuch und den Kennwerten aus den zyklischen, dehnungsgeregelten Versuchen ist grundsätzlich möglich.
Der experimentelle Fertigungsnachweis für Bauteile aus Feinblech unter schwingender Beanspruchung ist mit erheblichem Zeit- und Kostenaufwand verbunden, da u.a. für die Herstellung von Prototypen Umformwerkzeuge erforderlich sind. Mithilfe der rechnerischen Lebensdauerabschätzung kann die Optimierung der Geometrie virtuell erfolgen und die Anzahl der realen Prototypen verringert werden. Eingangsgrößen für eine Lebensdauerberechnung nach dem Örtlichen Konzept sind zum einen die auf das Bauteil einwirkenden Beanspruchungen und zum anderen die Beanspruchbarkeit des Werkstoffs, die mithilfe der zyklischen Kennwerte in Form der zyklischen Spannungs-Dehnungskurve und der Dehnungswöhlerlinie beschrieben wird. Die zyklische Spannungs-Dehnungskurve dient zur Berechnung der lokalen Dehnungsamplituden am Bauteil. Mithilfe der Dehnungswöhlerlinie wird die Dehnungsamplitude in eine Lebensdauer umgewertet.
Zur Ermittlung de zyklischen Kennwerte werden Werkstoffproben mit einer konstanten Dehnungsamplitude bis zum Anriss beansprucht. Zur Beschreibung von zyklischer Spannungs-Dehnungskurve und Dehnungswöhlerlinie werden mindestens 12 Proben mit unterschiedlich hohen Dehnungsamplituden untersucht.
Mit nur einer Werkstoffprobe kann die zyklische Spannungs-Dehnungskurve durch das Steigen und Verringern der Dehnungsamplitude von Schwingspiel zu Schwingspiel im Incremental-Step-Test (IST) bestimmt werden. Informationen über die Dehnungswöhlerlinie stehen aus dem Versuch nicht zur Verfügung. Aufgrund der Vielzahl der durchgeführten Versuche kann eine rechnerische Näherungslösung für die Dehnungswöhlerlinie angegeben werden. Der Vorteil des Incremental-Step-Tests liegt im deutlich verringerten Zeitaufwand von etwa vier Stunden gegenüber etwa drei Wochen für eine Versuchsreihe mit konstanter Dehnungsamplitude.
In einem Gemeinschaftsprojekt der Stahl- und Automobilindustrie wurden an zwanzig Stählen für Feinblech elastische, plastische und zyklische Kennwerte für die FE-Simulation ermittelt. Die Untersuchungen mit dem Ziel, Eingabekennwerte für FE-Berechnungen zu erhalten, erbrachten einen erheblichen Erfahrungszuwachs im Bereich der Messtechnik sowie der Datenerfassung und -weiterverarbeitung. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über die Untersuchung und ihre Ergebnisse.