Kristallplastizitätsbasierte Finite Elemente Modellierung mikromechanischer Experimente

Helene Waldl

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist die kristallplastische Finite Elemente Modellierung ausgewählter mikromechanischer Experimente, um dabei auftretende Kräfte und Verschiebungen beziehungsweise lokale Spannungen und Dehnungen auf Mikrostrukturebene besser zu verstehen. Dafür werden ein Micro-Pillar Druckversuch, eine Nano-Indentierung und ein Micro-Cantilever Versuch in Abaqus simuliert und mit den Ergebnissen der mikromechanischen Experimente verglichen. Die drei ausgewählten Versuchstypen unterscheiden sich im Wesentlichen im zu erwartenden Spannungszustand im verformten Bereich und durch die Art der Randbedingungen (RB), wie z.B. die Krafteinleitung. Für jeden Versuchstyp werden unterschiedliche RB modelliert, um deren Einfluss zu bestimmen und die jeweils geeignetste Variante auswählen zu können. Ein weiteres Ziel besteht darin zu untersuchen, ob ein kristallplastisches Materialmodell, mit einem definierten Satz an Materialparametern, zur Simulation der unterschiedlichen Versuchstypen verwendet werden kann. Die Simulationen werden mit der Finite-Elemente Software Abaqus/Standard durchgeführt. Das Materialverhalten wird mit Hilfe der Materialbibliothek des Finite Elemente Interface Programms Zmat implementiert. Die Experimente werden mit einer lösungsgeglühten Nickelbasis Legierung durchgeführt. Da reines Nickel diesem Material ähnlich ist, werden die Materialwerte für die Simulation aus der Literatur für Nickel übernommen. Auf Basis dieser Literaturdaten wird ein erstes Kristallplastizitätsmodell aufgebaut, welches dann unter Zuhilfenahme der Micro-Pillar Druckversuche kalibriert wird. Mit dem so gewonnenen Materialmodell werden in weiterer Folge die Nano-Indentierungs- und Micro-Cantileverversuche simuliert
Titel in ÜbersetzungCrystal plasticity based finite element modelling of micromechanical experiments
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Antretter, Thomas, Betreuer (intern)
  • Orthaber, Markus, Mitbetreuer (intern)
Datum der Bewilligung28 Juni 2019
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2019

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Kristallplastizität
  • FEM
  • Micro-Pillar
  • Nano-Indenter
  • Micro-Cantilever

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