Modellierung der Einflüsse von Mikrodefekten auf das Versagensverhalten von Al-Druckgusskomponenten mit stochastischem Aspekt für die Crashsimulation

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden eine Methodik und zugehörige Softwaretools entwickelt, um eine Vorhersage von Eigenschaften mittels Druckguss hergestellter, defektbehafteter Bauteile zu ermöglichen. Dabei lag das besondere Augenmerk auf dem Bauteilverhalten unter dynamischer (Crash-) Belastung, der Abbildung unterschiedlicher Defekttypen und der Verifizierung der korrekten Wiedergabe des Einflusses der betreffenden Defekte auf das mechanische Verhalten sowohl in Hinblick auf das Niveau der erreichten Kennwerte, als auch bezüglich der Streuung derselben. Zu diesem Zweck wurden Bauteile mit Variabilität der Wandstärke von 3-10 mm gegossen. Eine systematische Bestimmung der räumlichen Defektverteilungen wurde durchgeführt und deren Einflüsse auf das Versagensverhalten bestimmt. Aus Gießsimulationen, CT-Untersuchungen, metallographischen Untersuchungen und Probenversuchen wurden sowohl die prozessbedingten Variationen (von Ort zu Ort) als auch die stochastischen Variationen (von Bauteil zu Bauteil) festgestellt. Diese Informationen bildeten die Basis für die Weiterentwicklung eines Softwaretools zur Darstellung von Verteilungen mehrerer unterschiedlicher Defekttypen in einem Kontrollvolumen beliebiger, durch den Anwender frei definierbarer Größe. Für die stochastische Analyse wurde ein Superpositionsansatz zur Abbildung der Wechselwirkung zwischen unterschiedlichen Klassen von Ungänzen entwickelt. Ein Versagensmodell wurde um die Berücksichtigung der Einflüsse dieser Mikrodefekte erweitert. Streuungen von Bruchdehnungen können durch den Einsatz des neuen Versagensmodells und der Ungänzenverteilungen vorausberechnet werden. Die Übertragbarkeit des Modells wurde für verschiedene örtliche Auflösungen durch Validierungstests und -simulationen überprüft. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde somit erreicht.