Simulation lokaler Fließvorgänge in Polykristallen

Metallische Werkstoffe sind in der Regel polykristallin aufgebaut. Unter Last führt das Zusammenspiel von Anisotropie und unterschiedlicher kristallographischer Orientierung der einzelnen Körner zu einer stark inhomogenen Beanspruchung und Verformung auf lokaler Ebene. Vor allem die in der Folge auftretenden Dehnungslokalisierungen sind dabei von technischer Bedeutung, da sie eine potentielle Vorstufe zur Schädigung darstellen. In der vorliegenden Arbeit wird ein auf der Methode der Finiten Elemente aufbauendes Werkstoffmodell vorgeschlagen, das eine vertiefte Untersuchung der lokalen Verformungsvorgänge für den Tieftemperaturbereich von kubisch-flächenzentrierten Metallen erlaubt. Jedes Korn wird in mehrere Elemente zerlegt und durch feste Knoten mit seinen Nachbarn gekoppelt. Die auf Kristallbasis formulierten konstitutiven Gleichungen berücksichtigen isotrope und kinematische Verfestigung sowie die bei großen Verformungen auftretenden Gitterrotationen. Umfangreiche Simulationsrechnungen zeigen, daß die wesentlichen Verhaltensweisen sowohl von Einkristallen, die als Testobjekt für die konstitutiven Gleichungen dienen, als auch von Polykristallen richtig wiedergegeben werden . Darüber hinaus gelingt es, Gesetzmäßigkeiten für das Auftreten der eingangs erwähnten Dehnungslokalisierungen abzuleiten. Ein abschließender Vergleich mit einem Experiment liefert eine auch quantitativ gute Übereinstimmung von gemessener und simulierter Dehnungsverteilung.