Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Implementierung eines Sintermodells in ANSYS

Vortrag gehalten auf der 35. CADFEM ANSYS Simulation Conference, Koblenz, 15.-17.11.2017
 
: Stark, Sebastian; Neumeister, Peter

:
presentation urn:nbn:de:0011-n-4902875 (479 KByte PDF)
MD5 Fingerprint: ba0016f53b5800527725c3aedbb604b5
Created on: 11.4.2018


2017, 18 Folien
CADFEM ANSYS Simulation Conference <35, 2017, Koblenz>
German
Presentation, Electronic Publication
Fraunhofer IKTS ()
sintering; finite element analysis; thermomechanic; ANSYS

Abstract
Die Simulation von Sintervorgängen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Neben der Vorhersage der Sinterschwindung besteht das Ziel dieser Simulationen in der Bestimmung der auftretenden mechanischen Eigenspannungen im Sinterkörper. Diese resultieren aus inhomogener Sinterung sowie inhomogenen Temperaturfeldern und können zum Versagen des Bauteils entweder während des Sinterns oder während des Betriebs führen. In dem vorliegenden Beitrag werden verschiedene Aspekte der Implementierung eines große Verformungen berücksichtigenden Sintermodells in die Finite-Elemente-Software ANSYS diskutiert. Um eine physikalisch korrekte Einbeziehung thermoelastischer Effekte und eine Erweiterbarkeit um Anisotropie-Einflüsse zu gewährleisten, basiert das Modell auf der Lagrangeschen Betrachtungsweise. Ein wesentlicher Vorteil dieser ist die Elimination von im Zusammenhang mit der Wahl einer objektiven Spannungsgeschwindigkeit auftretenden Schwierigkeiten. Allerdings ergeben sich Besonderheiten bei der Implementierung des Modells in ANSYS unter Verwendung der usermat-Schnittstelle. Diese Besonderheiten sind durch die Optimierung der Schnittstelle auf die anwenderfreundliche Implementierung von elastisch-plastischen Konstitutivgleichungen in Ratenform begründet. Insbesondere gestaltet sich die Bereitstellung der konsistenten Tangentenmoduln, welche für optimale Konvergenzeigenschaften des nicht-linearen Lösungsvorgangs unabdingbar sind, schwierig. Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist die Berücksichtigung der während des Sinterns auftretenden inhomogenen Temperaturfelder. Diesbezüglich kommt der ANSYS Multi-Field-Löser zum Einsatz. Dabei wird der Lösungsprozess auf abwechselnd zu lösende mechanische und thermische Unterprobleme aufgeteilt. In diesem Zusammenhang entsteht die Schwierigkeit, dass die thermischen Materialeigenschaften von bestimmten inneren Variablen wie der Porosität abhängen können, welche nur im mechanischen Problem definiert sind. Aus diesem Grund ist ein Informationsaustausch zwischen den mechanischen und thermischen Lösungsschritten notwendig. Zur Lösung des Problems wird die Möglichkeit des Zugriffs auf die ANSYS-Datenbank mit Hilfe von Subroutinen vor und nach jedem Lösungsschritt genutzt.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-490287.html