Multiscale modelling of joining processes taking account of the thermomechanical-chemical behavior in the boundary layer

考虑边界层热机械化学行为的连接过程的多尺度建模

基本信息

项目摘要

Joining processes, such as the here considered processes of roll bonding, cold forging and clinching, are characterized by a complex interaction of plastic deformation and thermomechanical coupling effects. Additionally the interactions between the microstructures involved in the process have to be taken into account. The design of new or improved joining technologies requires a fundamental understanding of the mechanisms which is difficult to achieve by working solely experimentally. The present project therefore deals with a sound multiscale modelling of the essential effects characterizing joining. The emphasis of the project is on the joint strength and the mechanical properties of multi-material joints. We distinguish between microscale modelling which allows the process-independent investigation of the physical processes taking place during joining, and the macromechanical modelling part which takes the structural characteristics of concrete processes into account. The focus is here on the as accurate as possible but scale adequate resolution of the thermomechanical behaviour in the interface which is to be achieved by a significant extension of the cohesive zone technique. The macromechanical modelling is to be developed by means of a database that is generated on the basis of detailed parameter studies at the microscale and is complemented by experimental data from partner projects and the present project. The influence of the micro- and macromechanical process parameters on joining must be precisely captured at each modelling scale. The final objective of the research project is to develop a powerful new simulation tool that enables the prediction of results of diverse joining processes. Furthermore, it shall allow the choice of a suitable joining process for defined combinations of requirements, among these robustness and reproducibility of the process, without the need of additional experimental investigations.
连接过程,例如此处考虑的卷粘结,冷锻造和弯曲的过程,其特征是塑性变形和热机械耦合效应的复杂相互作用。另外,必须考虑到该过程中涉及的微观结构之间的相互作用。新的或改进的连接技术的设计需要对仅通过实验工作而难以实现的机制有基本的理解。因此,本项目介绍了表征连接的基本效果的合理多尺度建模。该项目的重点是多物质关节的关节强度和机械性能。我们区分了微观模型,该模型允许对加入过程中发生的物理过程的过程无关研究,以及宏观力学建模零件,该部分考虑了混凝土过程的结构特征。这里的重点放在界面中热力学行为的尽可能准确但尺度足够的分辨率上,这可以通过凝聚区技术的显着扩展来实现。宏观力学建模将通过数据库开发,该数据库是根据微观尺度上的详细参数研究生成的,并得到了合作伙伴项目和本项目的实验数据的补充。必须在每个建模量表上精确捕获微力学过程参数对连接的影响。研究项目的最终目标是开发一个强大的新仿真工具,以预测各种加入过程的结果。此外,在这些鲁棒性和该过程的可重复性中,不需要进行其他实验研究,它将允许选择适当的连接过程来确定要求的确定组合。

项目成果

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