TY - JOUR A1 - Kubaschinski, Paul A1 - Gottwalt, Albin A1 - Tetzlaff, Ulrich A1 - Altenbach, Holm A1 - Waltz, Manuela T1 - Modelling and simulation of the hardness profile and its effect on the stress‐strain behaviour of punched electrical steel sheets T1 - Modellierung und Simulation des Härteprofils und dessen Einfluss auf das Spannungs-Dehnungs-Verhalten gestanzter Elektrobleche JF - Materials Science & Engineering Technology N2 - The shear cutting of electrical steel sheets has a significant influence on the magnetic and mechanical material properties. Due to plastic deformation and strain hardening in the area of the punched edge, the electrical steel sheets exhibit a characteristic hardness profile. This study deals with the modelling of the resulting hardness profile by means of finite-element simulations. Elastic-plastic material properties are obtained from spherical nanoindentation testing as a function of the local hardness. In particular, representative stress-strain values are determined by applying Tabor's concept of indentation stress-strain curves. The choice of the appropriate stress- and strain-constraint factors is discussed with respect to the nanoindentation test setup used. Following this, the representative stress-strain values are analytically described to determine true stress-strain curves for the local assignment of different material models depending on the hardness. The implementation of the modelling approach in a finite-element simulation is presented for a punched electrical steel sheet specimen under monotonic loading. The simulation results are basically in good agreement with experimental data and confirm the expected influence on the mechanical material behaviour due to the shear cutting process. N2 - Scherschneiden hat einen wesentlichen Einfluss auf die magnetischen und mechanischen Werkstoffeigenschaften von Elektroblech. Aufgrund plastischer Verformung und Kaltverfestigung im Bereich der Stanzkante weisen Elektroblechschnitte ein charakteristisches Härteprofil auf. Dieses wird in der vorliegenden Arbeit im Rahmen von Finite-Elemente-Simulationen modelliert. Elastisch-plastische Materialeigenschaften werden durch Nanoindentierung mit kugelförmigem Prüfkörper als Funktion der lokalen Härte ermittelt. Dabei handelt es sich um repräsentative Spannungs-Dehnungs- Werte, die sich mithilfe Tabors Konzept aus dem Eindruckversuch bestimmen lassen. Die Wahl geeigneter Spannungs- und Dehnungsproportionalitätsfaktoren wird unter Berücksichtigung des verwendeten Prüfaufbaus diskutiert. Im Anschluss daran erfolgt die analytische Beschreibung der repräsentativen Spannungs-Dehnungs-Werte zur Bestimmung wahrer Spannungs-Dehnungs-Kurven, die basierend auf dem zugehörigen Härtewert zur Zuweisung lokal unterschiedlicher Materialmodelle herangezogen werden. Die Umsetzung des Modellierungsansatzes geschieht für eine gestanzte Elektroblechprobe unter monotoner Beanspruchung. Der Vergleich der Simulationsergebnisse mit experimentellen Daten zeigt grundsätzlich eine gute Übereinstimmung und bestätigt den erwarteten Einfluss des Scherschneidens auf das mechanische Werkstoffverhalten. UR - https://doi.org/10.1002/mawe.202200283 KW - electrical steel KW - hardness distribution KW - material modelling KW - nanoindentation KW - punched edge KW - Elektroblech KW - Härteverteilung KW - Materialmodellierung KW - Nanoindentierung KW - Stanzkante Y1 - 2023 UR - https://doi.org/10.1002/mawe.202200283 UR - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:573-38333 SN - 0933-5137 VL - 54 IS - 4 SP - 512 EP - 526 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Gottwalt, Albin A1 - Kubaschinski, Paul A1 - Waltz, Manuela A1 - Tetzlaff, Ulrich T1 - Influence of the cutting method on the fatigue life and crack initiation of non-oriented electrical steel sheets JF - International Journal of Fatigue N2 - The fatigue behavior of thin electrical steel sheets under cyclic loading is investigated in dependence on the edge surface. Therefore, four different edge conditions are compared, whereas the edge is either laser cut, shear cut, wire cut, or polished. Strain- and stress-controlled fatigue tests are performed to determine S-N curves in the low cycle regime as well as in the high cycle regime. Microstructural data is collected by non-contacting (optical) Profilometry, Nanoindentation, X-Ray Diffraction, and Electron Backscatter Diffraction to understand the differences in fatigue life by considering surface roughness, residual stresses, hardness, and microstructure. Shear cut specimens achieve the lowest fatigue life, while the other edge conditions reach relatively similar values in the LCF regime. Crack initiation is mainly intergranular in the case of defect-free edges. This tendency has a considerable influence on the observed fatigue behavior. UR - https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2023.108073 Y1 - 2023 UR - https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2023.108073 UR - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:573-46260 SN - 1879-3452 SN - 0142-1123 VL - 2024 IS - 180 PB - Elsevier CY - Oxford ER - TY - JOUR A1 - Gottwalt, Albin A1 - Kubaschinski, Paul A1 - Waltz, Manuela A1 - Völkl, Rainer A1 - Glatzel, Uwe A1 - Tetzlaff, Ulrich T1 - Cyclic deformation behavior of non-oriented electrical steel sheets JF - Materials Science and Engineering: A UR - https://doi.org/10.1016/j.msea.2023.145684 Y1 - 2023 UR - https://doi.org/10.1016/j.msea.2023.145684 SN - 0921-5093 SN - 1873-4936 VL - 2023 IS - 886 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER -