Festigkeitsberechnung in der Gießsimulation mit Hilfe eines µ-FE-Modells

Aluminium-Silizium-Gusslegierungen bieten eine Vielzahl an Vorteilen und werden zunehmend zur Herstellung von hochbelasteten Motorenkomponenten wie beispielsweise Zylinder-köpfen oder Zylinderkurbelgehäusen eingesetzt. Derartige Bauteile unterliegen während des Betriebes zyklisch auftretenden thermomechanischen Belastungen, die in hochbelasteten Bauteilbereichen zum Versagen führen können. Der fortwährende Trend hin zu steigenden Leistungsdichten und Zünddrücken bei gleichzeitiger Umsetzung von Leichtbaustrategien wird die thermomechanische Belastung der Motorkomponenten weiter erhöhen. Folglich müssen die thermomechanischen Eigenschaften derartiger Bauteile immer genauer modelliert und vorhergesagt werden. Im Rahmen des Beitrags werden die wesentlichen Schritte bei der Entwicklung und Validierung eines mikromechanischen Modells zur Berechnung thermomechanischer Materialeigenschaften in Abhängigkeit der Abkühlrate dargestellt. Weiterhin wird ein Einblick in die Erfassung der geometrischen Daten mit Hilfe der Synchrotron-Computertomographie gewährt. Zur Validierung der Mikrostruktursimulation wurden Zugversuche verwendet. Diese wurden im Neutronenstrahl durchgeführt. Dies ermöglicht die Erfassung phasenspezifischer Dehnungen während der Beaufschlagung der Probe mit einer externen Last. Diese Methode liefert somit eine Möglichkeit die Berechnungen mittels des µ-FE-Modells auf Basis der phasenspezifischen Dehnungen zu validieren. Zuletzt wird die Integration der Ergebnisse in die Gießsimulation beschrieben und ein Vergleich mit experimentellen Untersuchungen gezeigt.     «

Aluminium-Silizium-Gusslegierungen bieten eine Vielzahl an Vorteilen und werden zunehmend zur Herstellung von hochbelasteten Motorenkomponenten wie beispielsweise Zylinder-köpfen oder Zylinderkurbelgehäusen eingesetzt. Derartige Bauteile unterliegen während des Betriebes zyklisch auftretenden thermomechanischen Belastungen, die in hochbelasteten Bauteilbereichen zum Versagen führen können. Der fortwährende Trend hin zu steigenden Leistungsdichten und Zünddrücken bei gleichzeitiger Umsetzung von...     »