Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz
Werkstoffmechanischer und mikrostruktureller Vergleich von uniaxialen und biaxialen Bauschinger-Effekten im Blechwerkstoff DC06
An experimental and microstructural investigation of biaxial Bauschinger effects in IF steel DC06
Kurzfassung in deutsch
Der seit langem bekannte Bauschinger-Effekt beschreibt eine Veränderung der Fließspannung bei Lastrichtungsumkehr. Zwar gibt es umfangreiche Untersuchungen zum Bauschinger-Effekt und verschiedenen mikrostrukturellen Ursachen unter einachsiger Belastung, jedoch nicht unter mehrachsigen Spannungszuständen. Diese Arbeit untersucht erstmals systematisch die biaxiale Verformung von Blechwerkstoffen mit einem Wechsel von biaxialem Zug zu biaxialer Druck-Belastung in der Blechebene und den Vergleich zu uniaxialen Zug-Druck-Versuchen. Neu entwickelte Prüfaufbauten ermöglichen eine einachsige kontinuierliche Zug-Druck-Verformung und eine biaxiale Druck-Druck-Verformung von Blechproben. Für den Untersuchungswerkstoff DC06 (Stahlblech mit einer Dicke von 1 mm) werden zudem verschiedene Methoden zur Bestimmung einer effektiven Querschnittsfläche evaluiert. Ein Vergleich der Ergebnisse der mechanischen Versuche zeigt einen Unterschied zwischen den uniaxialen und biaxialen Zug-Druck-Versuchen. Diese Unterschiede werden mikrostrukturell untersucht. Dabei werden umfangreiche elektronenmikroskopische und röntgenographische Methoden verwendet, mit denen die relevanten mikrostrukturellen Mechanismen (vor allem die Bildung und Auflösung von Versetzungszellen), die die biaxialen Bauschinger-Effekte maßgeblich beeinflussen, gezielt in den verschiedenen Verformungsstadien dokumentiert und quantifiziert. Zusätzliche in situ-Neutronenbeugungsexperimente dienen dazu, das komplexe Zusammenspiel zwischen Mikrostruktur und makroskopischen mechanischen Eigenschaften während eines Lastwechsels zu verstehen. Die daraus resultierenden Erkenntnisse können bestehende Lücken schließen, die bisher in der Fachliteratur bestehen.
Kurzfassung in englisch
Classically, the Bauschinger effect refers to a reduction of yield strength after a load path change under uniaxial loading. In this study, we present results of an experimental investigation on Bauschinger effects in the sheet metal DC06 subjected to in-plane biaxial loading: We first performed biaxial tensile tests with cruciform specimens up to different maximum tensile strains. Then, smaller specimens were prepared from the biaxially deformed inner part of the cruciform specimens. With these smaller specimens, we performed biaxial compression tests in a newly developed test-rig. The material exhibits distinct Bauschinger effects when subjected to biaxial load path changes, which result in different mechanical properties compared to the behavior under uniaxial load. We discuss how these novel Bauschinger effects can be rationalized by considering the results of TEM and EBSD investigations at the different stages of biaxial loading. Furthermore, residual stress measurements by in-situ neutron diffraction were performed. After the biaxial tensile deformation, compressive residual stresses can be detected; these residual stresses facilitate yielding under biaxial compression and clearly affect the observed Bauschinger effects.
| Universität: | Technische Universität Chemnitz | |
| Institut: | Professur Werkstoffwissenschaft | |
| Fakultät: | Fakultät für Maschinenbau | |
| Dokumentart: | Dissertation | |
| Betreuer: | Wagner, Martin F.-X. (Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil.) | |
| ISBN/ISSN: | 1439-1597 | |
| Quelle: | 80. - Chemnitz : Eigenverlag, 2017. - 140 S. - Werkstoffe und werkstofftechnische Anwendungen ; Band 71 | |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): | biaxiale Zugprüfung , biaxiale Druckprüfung , Lastwechsel , Bauschinger-Effekt , Blechwerkstoff , mechanische Eigenschaften , Anisotropie , effektive Querschnittsfläche , Mikrostruktur , Neutronenbeugung , Röntgendiffraktometrie , EBSD , TEM , geometrisch notwendige Versetzungen | |
| Freie Schlagwörter (Englisch): | biaxial tensile testing , biaxial compression testing , load path change , Bauschinger effect , mechanical properties , anisotropy , effective cross section , microstructure , neutron diffraction , XRD , EBSD , TEM , GND | |
| Tag der mündlichen Prüfung | 02.11.2017 |
