Triaxiality analysis of the cast material AlSi10MnMg T7

Abstract

In this thesis, the material behavior of AlSi10MnMg T7, a cast aluminum material, is studied with a primary focus on establishing a Triaxiality Locus to advance modeling and finite element analysis (FEA). The experimental approach involves conducting tensile tests to characterize the stress-strain behavior, particularly post-necking, where the material's response becomes more intricate due to the departure from uniaxial stress. Four specimens, each featuring different notches, are subjected to unidirectional tensile tests to induce distinct stress states. The experimental data forms the basis for constructing a Triaxiality Locus, and is then replicated through finite element (FE) simulations, enabling the extraction of crucial parameters such as equivalent plastic strain at fracture and triaxiality. These parameters play a pivotal role in refining the fracture locus for the material under consideration. This study serves as a bridge between experimental investigations and numerical modeling, enhancing our comprehension and predictive capabilities concerning material’s fracture behavior. The primary goal is to provide a Triaxiality Locus as a valuable tool, facilitating more precise predictions of the material's response in varied stress scenarios.

In dieser Arbeit wird das Materialverhalten von AlSi10MnMg T7, einem gegossenen Aluminiummaterial, untersucht, wobei der Schwerpunkt auf der Etablierung eines Triaxialitätslokus zur Weiterentwicklung von Modellierung und Finite-Elemente-Analyse (FEA) liegt. Der experimentelle Ansatz umfasst die Durchführung von Zugversuchen zur Charakterisierung des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens, insbesondere nach dem Einsetzen der Neckung, wo die Reaktion des Materials aufgrund der Abweichung von der einachsigen Spannung komplexer wird. Vier Proben, die jeweils verschiedene Kerben aufweisen, werden Zugversuchen unterzogen, um unterschiedliche Spannungszustände zu erzeugen. Die experimentellen Daten bilden die Grundlage für die Konstruktion eines Triaxialitätslokus und werden dann durch Finite-Elemente-Simulationen repliziert, wodurch wichtige Parameter wie die äquivalente plastische Dehnung bei Bruch und die Triaxialität extrahiert werden können. Diese Parameter spielen eine entscheidende Rolle bei der Verfeinerung des Bruchlokus für das betrachtete Material.Diese Studie dient als Brücke zwischen experimentellen Untersuchungen und numerischer Modellierung und verbessert unser Verständnis und unsere Vorhersagefähigkeiten bezüglich des Bruchverhaltens des Materials. Das Hauptziel besteht darin, einen Triaxialitätslokus als wertvolles Werkzeug bereitzustellen, um präzisere Vorhersagen des Materialverhaltens in verschiedenen Spannungsszenarien zu ermöglichen.