Механические свойства материалов из листового металла зависят от направления: их деформационное поведение и их прочность сильно различаются в зависимости от направления обзора, например, в направлении прокатки или под прямым углом к нему. Поэтому для получения необходимых данных о материале необходимы многочисленные и сложные испытания под нагрузкой. На основании этого можно прогнозировать поведение материалов из листового металла во время формования.
Классические эксперименты в лаборатории трудоемки и дороги. Новые тестовые установки и образцы материалов требуются для каждого условия нагрузки. Кроме того, не все условия загрузки могут быть проверены для материалов из листового металла, хотя они будут важны для компьютерного моделирования процесса изготовления компонентов. Например, когда дело доходит до определения поведения материалов из листового металла в направлении их толщины, обычные испытания достигают своих пределов: один или два миллиметра толщины листа слишком малы, чтобы можно было подготовить образцы для испытания на растяжение в этом направлении.
Испытания на растяжение в направлении толщины листа легко возможны
«Например, в нашей виртуальной лаборатории испытания на растяжение в направлении толщины листа возможны без каких-либо проблем», - говорит доктор. Александр Буц, руководитель проекта в группе процессов формования в Fraunhofer IWM. «Все другие стрессовые условия также можно тестировать быстро и гибко. Это дает производителям компонентов гораздо более подробные данные о материалах при формовании листового металла ». Для этого Бутц и его команда сначала используют несколько реальных экспериментов для создания имитационной модели микроструктуры материала, которая описывает физические механизмы, участвующие в деформации вплоть до кристаллической структуры. Это позволяет генерировать все необходимые тесты на компьютере и делать надежные выводы о макроскопических механических свойствах материала. «Способ известен. Что нового, однако,что мы разработали автоматизированный рабочий процесс, который фактически запускает тесты, экономя время », - объясняет Бутц.
Поскольку большое количество виртуальных испытаний выполняется за короткое время, а базовая модель микроструктуры является очень точной, результаты виртуальной лаборатории можно использовать для описания так называемой карты материала материала гораздо точнее, чем в классических тестах. Фактически определенные данные могут быть дополнительно обработаны производителями компонентов так же, как и данные, полученные экспериментально: в дополнение к моделированию для производства компонентов, также для моделирования, чтобы предсказать поведение компонента и срок службы во время его использования.
Критические точки в микроструктуре могут быть изучены целевым образом
Еще одно преимущество: «Критические точки, где компонент часто повреждается в процессе производства, можно выделить, а микроструктуру можно исследовать целенаправленно, как с помощью виртуального микроскопа. Это дает нам информацию о том, как можно улучшить процесс обработки », - говорит Буц. Виртуальная испытательная лаборатория особенно интересна для легкой строительной промышленности, потому что она хочет работать с как можно меньшим количеством материала - ее нагрузка соответственно высока. (Qui)