Beitrag zur Ermittlung des dehnratenabhängigen Werkstoffverhaltens im servohydraulischen Schnellzerreißversuch

Die Arbeit beschäftigt sich mit dem servohydraulischen Schnellzerreißversuch zur Ermittlung des dehnratenabhängigen Werkstoffverhaltens, das die Grundlage für die numerische Simulation von Bauteilen unter Crashbelastung im Automobilbau ist. Ausgangspunkt der Betrachtungen ist das Fehlen allgemeingültiger Standards und Normen für Zugversuche mit höheren Dehnraten und die Überprüfung von Messmethoden zur Kraft und Probenverlängerung während der hochdynamischen Beanspruchung. Ziel war die Definition von geeigneten Versuchsabläufen, die für den gesamten möglichen Prüfgeschwindigkeitsbereich von 5 mm/s bis 20000 mm/s exakte, reproduzierbare und mit anderen Versuchskonzepten vergleichbare Daten über das Materialverhalten liefern. Es wurden in Abhängigkeit der geforderten Dehnrate verschiedene Regelstrategien der Schnellzerreißmaschine herausgearbeitet, die es ermöglichen, das dehnratenabhängige Werkstoffverhalten mit möglichst geringen Störungen durch den Prüfaufbau zu bestimmen. Die Ursachen der nicht zu vermeidenden Störungen, die z. B. durch das dynamische Eigenverhalten des Prüfrahmens verursacht werden, wurden untersucht und ein Verfahren entwickelt, mit dem diese aus den Ergebnissen der Versuche herausgerechnet werden können. Durch die Aufrüstung der Schnellzerreißmaschine mit einer optischen Messtechnik wurde die Ermittlung der Dehnungen an der Oberfläche der Prüflinge, die aktuelle Prüflingsquerschnittsfläche und die wahre Spannung im Prüfling ermöglicht. Es zeigte sich, dass der servohydraulische Schnellzerreißversuch sehr gut geeignet ist, das dehnratenabhängige Werkstoffverhalten zu ermitteln, wenn die Randbedingungen des Versuchsaufbaus berücksichtigt werden. Die experimentell ermittelte Dehnratenabhängigkeit eines ferritischen Stahls ließ sich auch im Bereich der hochdynamischen Beanspruchung gut mit dem Modell der thermisch aktivierten Versetzungsbewegung beschreiben.