TY - THES A1 - Sparr, Holger T1 - Thermomechanische Analyse von inelastischen Deformationsvorgängen bei komplexer Beanspruchung in Modellierung und Experiment T1 - Thermomechanical analysis of inelastic deformation processes under complex loading in modeling and experiment N2 - Anwendbare Materialgesetze im Rahmen der phänomenologischen Kontinuumsmechanik sind durch die berücksichtigten Deformationsmechanismen geprägt und sind in der Regel für einen anzugebenden Gültigkeitsbereich einsatzfähig. Die verwendeten mathematischen Werkzeuge geben einen ausreichenden Anpassungsspielraum experimenteller Daten, beziehen jedoch die Physikalität des Materialgesetzes bedingt ein, da der thermodynamische Prozess der Deformation als näherungsweise isotherm behandelt wird. In dieser Arbeit wird der Deformationsvorgang unter mechanischer Last als vollständiger thermodynamischer Prozess verstanden, der eine Temperaturentwicklung im Werkstoff einbezieht und die kalorischen Zustandsgrößen auswertet. Die Konzepte der Kontinuumsthermomechanik werden in der Beschreibung für thermodynamisch konsistente Materialgesetze genutzt. Die zugehörigen, mikrostrukturell motivierten Entwicklungsgrößen beschreiben das nichtlineare Verhalten für eine große Bandbreite von Materialklassen und in komplexen Belastungspfaden. Um dies für die Ermittlung geeigneter Materialgesetze nutzbar zu machen wird die Infrarotthermografie für die Ermittlung der Oberflächentemperatur in den Messablauf integriert. Hauptaugenmerk liegt auf dem technisch relevanten Anwendungsbereich der kleinen Deformationsgradienten bei Raumtemperatur. Anhand charakteristischer Belastungspfade für metallische Konstruktionswerkstoffe wird gezeigt, dass die Dynamik der Deformationsmechanismen sich in der Spannungs-Dehnungs-Charakteristik, in der Temperaturentwicklung und bei den kalorischen Zustandsgrößen signifikant widerspiegeln. Dies trifft insbesondere auch dann zu, wenn die Versuchsanforderungen minimiert werden und die gemessenen Temperaturänderungen klein sind. Die Ergebnisse der Arbeit weisen mit der Erweiterung des veränderlichen Temperaturfeldes einen Zugewinn in der Physikalität der thermodynamisch konsistenten Materialgesetze nach. N2 - Applicable material laws within the framework of phenomenological continuum mechanics are characterized by the deformation mechanisms considered and are usually applicable for a range of validity to be specified. The mathematical tools used give a sufficient margin to fit the experimental data. However, they only include the physicality of the material law to a certain extent, since the thermodynamic process of the deformation is treated as approximately isothermal. In this work, the deformation under mechanical load is understood as a complete thermodynamic process, which includes a temperature evolution in the material and evaluates the caloric state variables. The concepts of continuum thermomechanics are used in the description and the generation of thermodynamically consistent material laws. The associated microstructurally motivated, evolutionary variables describe the nonlinear behaviour of a wide range of material classes and is applicable to complex loading paths. In order to make this useful for the determination of suitable material laws, the infrared thermography is used and is integrated into the measurement procedure to obtain the surface temperature for the full load path. The main focus is on the technically relevant application range of small deformation gradients at room temperature. On the basis of characteristic load paths for metallic structural materials, it will be shown that the dynamics of the deformation mechanisms are reflected in the stress-strain characteristics, in the temperature evolution and in the characteristics of caloric state variables. This is particularly true even when the test requirements are minimized and the measured temperature changes are small. With the extension of the evolving temperature field, the results of this work prove a gain in the physicality of thermodynamically consistent material laws. KW - Thermomechanik KW - Infrarotthermografie KW - Viskoplastizität KW - Eigenerwärmung KW - Thermomechanics KW - Infrared Thermography KW - Viscoplasticity KW - Self–heating KW - Thermomechanik KW - Eigenerwärmung KW - Viskoplastizität KW - Infrarotthermographie Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-64197 ER -