Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur zyklischen Thermoviskoplastizität

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Viskoplastizitätsmodell nach Chaboche mit ausschließlich kinematischer Verfestigung untersucht. Hierbei wurden auch die Auswirkungen eines Temperaturgeschwindigkeitsterms in der kinematischen Verfestigung betrachtet. Am Werkstoff AISI 316L(N) wurden isotherme Versuche zur Bestimmung der Parameter des Modells sowie nichtisotherme Versuche zur Beurteilung der Möglichkeiten des Modells durchgeführt. Die Versuche haben gezeigt, daß sowohl der E - Modul als auch die Fließgrenze mit steigender Temperatur abnehmen. Der Werkstoff zeigt bei monotoner und bei zyklischer Belastung nennenswerte Verfestigung. ... mehrDer Betrag der Spannungsrelaxation und somit die Viskosität des Werkstoffs bzw. die sich aufbauende Überspannung nimmt mit steigender Temperatur ab. Es zeigte sich, daß der Werkstoff eine der thermischen Zyklierung vorangehende Verformung mit zunehmender Lastspielzahl "vergißt". Die Gegenüberstellung von Versuch und Rechnung macht deutlich, daß die Modellantwort des verwendeten Viskoplastizitätsmodells als gute Näherung einzustufen ist. Dies gilt insbesondere während des ersten Lastwechsels. Zu höheren Lastspielzahlen hin wird die Differenz zwischen Versuch und Rechnung größer, da das Modell nicht in der Lage ist, die bei AISI 316L(N) auftretende zyklische Verfestigung nachzuvollziehen. In Bereichen, in denen der Betrag der Spannung und die Temperatur gleichzeitig zunehmen, kann es aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Fließgrenze zu Unterschieden zwischen Versuch und Rechnung kommen.

Theoretical and experimental investigations of cyclic thermoviscoplasticity
The aim of the present paper is to investigate viscoplasticity laws of Chaboche type exhibiting pure kinematic hardening. The evolution-equations describing kinematic hardening include a term which is dependent on the temperature rate. The investigations are performed with reference to the stainless steel AISI 316L(N). The material parameters appearing in the constitutive equations are determined on the basis of isothermal experiments while responses predicted by the model are calculated for non-isothermal deformation processes in order to check the capabilities of the model. ... mehrExperimental results indicate that both young’s modulus and yield stresses decrease with increasing temperature. Also, for monotonic loading as well as for cyclic loading conditions essential hardening effects in the stress-strain plots were observed. Relaxation effects and thus the value of the corresponding overstress decrease with increasing temperature. After temperature controlled cyclic loading conditions the material response shows fading memory properties with respect to past deformation histories. Calculated responses compared with corresponding experimental findings demonstrate the good performance of the constitutive model in describing the material behaviour during the first cycle of the loading history. However, with increasing number of cycles there are differences between experimental results and calculated model predictions. The reason for this behaviour follows from the fact that no cyclic hardening effects are incorporated in the constitutive model. Some kind of deviations are observed as well for cases where the absolute value of the stress and the value of the temperature are increasing at the same time.