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Werner Mitter:

Umwandlungsplastizität und ihre Berücksichtigung bei der Berechnung von Eigenspannungen

1987. 276 Seiten, 3 Tabellen, 37 Abb., 15x21cm, 500 g
Language: Deutsch

(Materialkundlich-Technische Reihe, Band 7)

ISBN 978-3-443-23008-1, brosch., price: 25.00 €

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Keywords

MaterialkundeUmwandlungsplastizitätEigenspannung

Contents

Inhaltsbeschreibung top ↑

Unter Umwandlungsplastizität versteht man die bei Phasenumwandlungen auftretende, stark erhöhte Plastizität. Charakteristisch für diesen Effekt sind anomal hohe plastische Dehnungen bzw. Verzerrungen bei unter einachsiger bzw. mehrachsiger Belastung ablaufenden, mit Formänderungen (Volumen- und/oder Gestaltänderungen) verbundenen Umwandlungen. Bei relativ zur Fließspannung der weicheren Phase kleinen, während der Umwandlung anliegenden Lastspannungen ist die nach beendeter Transformation vorliegende lastbedingte plastische Dehnung proportional der Lastspannung. Diese Dehnung ist außerdem proportional der umwandlungsbedingten (unbehinderten) Formänderung und umgekehrt proportional einer charakteristischen Fließspannung.

Inhaltsverzeichnis top ↑

1. Einleitung 1
2. Umwandlungsplastizität und analoge Erscheinungen
(Umgebungsbedingte Superplastizität) 5
2.1 Historisches und experimentelle Befunde 5
2.1.1 Umwandlungsplastizität 5
2.1.2 Plastische Anomalie infolge zyklischer
Temperaturänderungen bei anisotroper thermischer Ausdehnung 20
2.1.3 Plastische Anomalie infolge Neutronenbestrahlung 21
2.2 Theoretische Untersuchungen 23
2.2.1 Kontinuumsmechanische Modelle 23
2.2.1.1 Analytische Näherungslösungen 26
2.2.1.1.1 Das Modell von Anderson und Bishop 26
2.2.1.1.2 Verallgemeinerung des Modelles von
Anderson und Bishop 29
2.2.1.1.3 Das Modell von Greenwood und Johnson 34
2.2.1.1.4 Genauere Auswertung des Modelles von Greenwood und Johnson 40
2.2.1.1.5 - Ein Modell von Abrassart 44
2.2.1.1.6 Das Modell von Magee 48
2.2.1.1.7 Ein weiteres Modell für plastische
Anomalie infolge Volumenänderung von Mikrobereichen 55
2.2.1.1.8 Ein Modell für plastische Anomalie
infolge gleichzeitiger Formänderung aller Mikrobereiche 65
2.2.1.1.8.1 Allgemeine Formulierung des Modelles 65
2.2.1.1.8.2 Anwendung auf martensitische Umwandlungen 71
2.2.1.1.9 Vergleiche mit Meßwerten 80
Anhang zu 2.2.1.1 Herleitung einiger analytischer
Näherungslösungen 88
Anhang zu 2.2.1.1.1 Modell von Anderson und Bishop 88
Anhang zu 2.2.1.1.3 Modell von Greenwood und Johnson 95
a) Modell für plastische Verformung 95
b) Modell für Kriechverformung 102
Anhang zu 2.2.1.1.7 Weiteres Modell für plastische
Anomalie infolge Volumenänderung von
Mikrobereichen 104
a) Ausführliche Beschreibung des
Modelles und überblick über Zwischenergebnisse 104
b) Mathematische Formulierung des
Modelles 123
b1) Lokale Verzerrungen, Verzerrungsgeschwindigkeiten und Deviatorspannungen
bei Lastspannung Null (ungestörter Zustand) 123
b2) Näherungslösung für die in Belastungsrichtung auftretende lokale
plastische Dehnung bei Umwandlung
unter Belastung 127
b2.1) Entwicklung der Näherungslösung 127
b2.2) Diskussion der Näherungslösung 136
b3) Mittelungsmethode zur Berechnung
der globalen Größen 142
b3.1) Mittelung über Orientierungen 142
b3.2) Mittelung über das Volumen 144
Fall 1: Gleichzeitige Umwandlung aller
Volumenelemente eines Mikrobereiches 145
Fall 2: Teilchenwachstum 147
b4) Näherungslösung für die globale
plastische Dehnung bei Umwandlung
unter einachsiger Belastung 152
Anhang zu 2.2.1.1.8 Modell für plastische Anomalie
infolge gleichzeitiger Formänderung aller Mikrobereiche 158
2.2.1.2 Numerische Berechnungen mit finiten Elementen 165
2.2.1.2.1 Rechenmodelle 166
2.2.1.2.1.1 Simulation des Umwandlungsablaufes und
qualitative Aussagen zum Spannungs-
Dehnungsverhalten im Umwandlungsbereich 167
2.2.1.2.1.2 Aufbau und Verwendungszweck der
Modelle 173
2.2.1.2.1.3 Eindimensionale Modelle 175
2.2.1.2.1.4 Ein zwei- und ein dreidimensionales
Modell 179
2.2.1.2.2 Berechnungen für martensitische Umwandlung eines übereutektoiden
Stahles und Vergleich mit dem Experiment 183
2.2.2 Diskontinuumsmechanische (atomistische) Modelle 200
2.2.2.1 Vorschlag zur Erklärung der Umwandlungsplatizität durch Verringerung
der atomaren Bindung 201
2.2.2.2 Vorschlag zur Erklärung der Umwandlungsplastizität durch
Versetzungsaufstau an den Korngrenzen 202
2.2.2.3 Vorschlag zur Erklärung der Umwandlungsplastizität durch erhöhte
Diffusion infolge Phasenumwandlung 203
2.2.2.4 Vorschlag zur Erklärung der Umwandlungsplastizität durch
umwandlungs- und lastbedingte Versetzungsbewegung 206
2.2.2.4.1 Das Modell von Sattler und Wassermann 206
2.2.2.4.2 Das Modell von Kot und Weiss 210
2.2.2.4.3 Das Modell von Poirier 212
3. Umwandlungsplastizität und Eigenspannungen in Bauteilen 216
3.1 Methoden zur Berücksichtigung der Umwandlungsplastizität bei der
Berechnung von Eigenspannungen 216
3.1.1 Mikroskopische Betrachtung der Umwandlungsplastizität: ihre
Berücksichtigung durch Erfassen der transformationsbedingten lokalen
Formänderungen 219
3.1.2 Makroskopische Betrachtung der Umwandlungsplastizität 221
3.1.2.1 Berücksichtigung der Umwandlungsplastizität durch zusätzliche
plastische Verzerrungsinkremente 221
3.1.2.2 Berücksichtigung der Umwandlungsplastizität durch Berechnung der
Spannungs-Dehnungskurven im Umwandlungsbereich 225
3.1.2.3 Berücksichtigung der Umwandlungsplastiztiät durch Absenken der
Fließgrenze im Umwandlungsbereich 234
3.2 Einfluß der Umwandlungsplastizität auf die Eigenspannungen in
abgeschreckten Stahlzylindern 235
Kurzfassung 249
Synopsis 262
Literaturverzeichnis 264