Development of an automated preprocessor for the micromechanical modeling of foundry sands

Titel in Übersetzung: Entwicklung eines automatisierten Preprocessors für die mikromechanische Modellierung von Formstoffen

Benjamin Ralph

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Erstellung eines Preprocessors für die mikromechanische Modellierung von Formstoffsystemen, welche in der Gießereiindustrie verwendet und in Formstofflaboren geprüft werden. Die Formstoffprüfung ist ein essentieller Aspekt der Qualitätssicherung in der Gießerei, da die Qualität des gefertigten Gussteils maßgeblich von verschiedenen Eigenschaften des verwendeten Formsandes und des zugehörigen Bindersystems abhängt. Ziel dieser Masterarbeit ist die Erstellung eines lauffähigen Inputfiles für das Finite- Elemente Programm Abaqus. Dieses Inputfile ist in der Lage, zufällig im dreidimensionalen Raum angeordnete Körner variierbarer Korngröße und Korngrößenverteilung, sowie entsprechende Bindersysteme variablen Volumenanteiles zu generieren. Dabei wird für die Sandkörner von einer sphärischen Geometrie ausgegangen, welche jedoch auch auf komplexere geometrische Figuren erweitert werden kann. Die Dichte der Kugelpackung kann vom Benutzer definiert und bei Bedarf an die jeweilige Anforderung angepasst werden. Die mechanischen Eigenschaften der verschiedenen Sande und Bindersysteme sind direkt im Code variierbar. Für das zugrunde liegende Materialmodell des Bindersystems wurden Daten aus zuvor praktisch durchgeführten Gründruckversuchen erfasst, konvertiert und in den Code integriert. Die Ausbildung der Binderbrücken, welche maßgeblich für die Festigkeit des Formstoffes verantwortlich sind, erfolgt über eine von einem Algorithmus erzwungene Überlagerung der Binderhüllen. Aus Rechenzeitgründen wird nicht der gesamte in der Praxis verwendete Prüfkörper nachgebildet, sondern eine statistisch repräsentative Volumeneinheit generiert. Die Beziehung zwischen diesem Volumenelement und einer realen Probe wird über entsprechende Randbedingungen in Abhängigkeit von der Lage des Volumenelements hergestellt. Dieser Preprocessor soll damit die Grundbasis für verschiedenste mikromechanische Simulationsmodelle in der Formstoff- und Gießereiindustrie liefern.
Titel in ÜbersetzungEntwicklung eines automatisierten Preprocessors für die mikromechanische Modellierung von Formstoffen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Antretter, Thomas, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung14 Dez. 2018
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2018

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Finite Elemente
  • Mikromechanik
  • Formstoffprüfung

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