C3

Arbeitsgruppe C | Simulation

 
 

Mehrskalige Modellierung von Fügeprozessen unter Berücksichtigung des thermomechanischchemischen Verhaltens in der Grenzschicht

Univ.-Prof. Dr.-lng. Stefanie Reese, RWTH Aachen

Dr.-Ing. Stephan Wulfinghoff, RWTH Aachen

 
 

Zusammenfassung:

Fügeprozesse, darunter das in diesem Vorhaben als Beispiel betrachtete Walzplattieren, sind durch ein kompliziertes Zusammenspiel von plastischer Deformation, thermomechanischen Kopplungseffekten, Adhäsions- und Diffusionsvorgängen sowie komplexen lnteraktionen zwischen den beteiligten Mikrostrukturen gekennzeichnet. Die Gestaltung neuer oder verbesserter Fügetechnologien erfordert ein grundlegendes Verständnis der Wirkmechanismen, das bei einer rein experimentellen Arbeitsweise kaum zugänglich ist. Aus diesem Grund beschäftigt sich das vorliegende Projekt mit einer fundierten mehrskaligen Modellierung der den Fügeprozess wesentlich beeinflussenden Effekte. Es wird unterschieden zwischen der Modellierung auf der Mikroebene, die eine weitgehend prozessunabhängige Untersuchung der materialphysikalischen und -chemischen Abläufe beim Fügen erlaubt, und der makromechanischen Modellierung zur Berücksichtigung der strukturmechanischen Besonderheiten konkreter Prozesse. lm Vordergrund steht hierbei die möglichst genaue aber skalenadäquate Auflösung des thermomechanischchemischen Verhaltens in der Grenzschicht, das durch eine signifikante Erweiterung der Kohäsivzonentechnik erreicht werden soll. Die makromechanische Modellierung wird mit Hilfe einer Datenbasis aufgebaut, die durch umfangreiche Parameterstudien auf der Mikroebene gefüllt und durch experimentelle Ergebnisse von Partnerprojekten aus sogenannten Grundversuchen ergänzt wird. Der Einfluss mikro- bzw. makromechanischer Prozessparameter auf das Fügeergebnis soll auf der jeweiligen Modellierungsebene präzise erfasst werden. Mittelfristiges Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das neue Simulationswerkzeug so leistungsfähig zu machen, dass es die Vorhersagbarkeit der Ergebnisse unterschiedlicher Fügeprozesse und die Auswahl eines geeigneten Fügeprozesses für bestimmte Anforderungskombinationen ohne zusätzliche experimentelle Untersuchungen erlaubt.

 
 

Veröffentlichungen:

2019   
  A multiscale description of bond formation in cold roll bonding considering periodic cracking of thin surface films K. Khaledi, T. Brepols, S. Reese
Mechanics of Materials; submitted (February 13, 2019)
  Numerical simulation of periodic cracking mechanism in microscopic surface films during roll bonding processes K. Khaledi, T. Brepols, S. Reese
Material Science and Engineering Technology; submitted (February 11, 2019)
  Application of a locking-free element in modeling of joining by clinching K. Khaledi, L. Poggenpohl, S. Reese
AIP Conference Proceedings; accepted (February 28, 2019)
2018   
  Modeling of joining by plastic deformation using a bonding interface finite element K. Khaledi, S. Rezaei, S. Wulfinghoff, S. Reese
International Journal of Solids and Structures; 2018; Vol. 160, 68-79; DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2018.10.014
  Finite element modeling of bond formation in cold roll bonding processes K. Khaledi; S. Wulfinghoff; S. Reese:
Key Engineering Materials; 2018; Vol. 767, 323-330;
DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.767.323K;
  Analysis of Factors Influencing the Bond Strength in Roll Bonding Processes K. Khaledi; S. Wulfinghoff; S. Reese:
Proceedings of the 21th ESAFORM Conference on Material Forming,
23–25th April, 2018, Palermo, Italy;
  A finite element model for the mechanism of joining by plastic deformation at microscale K. Khaledi; S. Wulfinghoff; S. Reese:
4th International Conference on Mechanics of Composites,
9-12th July, 2018, Madrid, Spain;
  A microscale finite element model for joining of metals by large plastic deformations K. Khaledi; S. Rezaei; S. Wulfinghoff; S. Reese:
Comptes Rendus Mécanique; Elsevier; 2018,
DOI: https://doi.org/10.1016/j.crme.2018.05.005;
  Theory and numerics of gradient-extended damage coupled with plasticity T. Brepols:
Dissertation; 2018; RWTH Aachen University; Shaker-Verlag; ISBN: 978-3-8440-6512-1
2016   
  Two-scale modeling of joining of the aluminum alloys by a cohesive zone element technique Y. Zuo; S. Wulfinghoff; S. Reese:
AIP Conference Proceedings; Vol. 1769 (1), 060013, DOI: 10.1063/1.4963449;
2015   
  Multiscale modeling and experimental investigation of metallic composite structures with application to bulk and sheet metal forming R. Kebriaei:
Dissertation; 2015; RWTH Aachen University; Shaker-Verlag; ISBN: 978-3-8440-4003-6
  Application of a cohesive zone element for the prediction of damage in nano/micro coating S. Rezaei; S. Wulfinghoff; R. Kebriaei; S. Reese:
Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics; Wiley; Online ISSN: 1617–7061; Vol. 15 (1), 145–146, DOI: 10.1002/pamm.201510063; 86th Annual Meeting of the International Association of Applied Mathematics and Mechanics, Lecce (Italy), March 23–27;
2014   
  Multiscale modeling of joining processes under consideration of the thermo-mechano-chemical behaviour in the interface R. Kebriaei; I. N. Vladimirov; S. Reese:
Key Engineering Materials; Trans Tech Publications; ISSN: 1662-9795; Vol. 966-–967, 580–594, DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.966-967.580;
  Experimental Chemo-mechanical Characterization and Multiscale Modeling of the Alloys AA1050, AA2024 and AA5754 R. Kebriaei; I. N. Vladimirov; S. Reese:
Key Engineering Materials; Trans Tech Publications; ISSN: 1662-9795; Vol. 611–612, 1787–1795, DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.611-612.1787;
  A cohesive zone model for simulation of the bonding and debonding in metallic composite structures – experimental validations R. Kebriaei; A. Mikloweit; I. N. Vladimirov; M. Bambach; S. Reese; G. Hirt:
Key Engineering Materials; Trans Tech Publications; ISSN: 1662-9795; Vol. 622–623, 443-–452, DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.622-623.443;
  Joining of the alloys AA1050 and AA5754 – experimental characterization and multiscale modeling based on a cohesive zone element technique R. Kebriaei; I. N. Vladimirov; S. Reese:
Journal of Materials Processing Technology; Elsevier; ISSN: 0924-0136; Vol. 214, 2146-2155, DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2014.03.014;
 

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