IKV Lernerfolgsfragen

• Machbarkeitsanalysen:

  • Untersuchung der Füllbarkeit

  • Materialauswahl

• Prozessoptimierung:

  • Vorlauftemperatur

  • Einspritzgeschwindigkeit

  • Werkzeugstahl

• Maschinenoptimierung:

  • Benötigte Schließkraft

  • Volumenströme

  • Schussvolumen, Schussgewicht

• Prognose der Bauteilqualität:

  • Molekül- und Faserorientierung

  • Lage und Ausprägung von Bindenähten

  • Entstehung von Einfallstellen

  • Eigenspannungen und Deformationen

• Bauteilauslegung:

  • Schwindungsvorhaltung und Bombierung

  • Versteifung gegenüber Verzug

• Kostenrechnung

Modelle zur Beschreibung des Fließverhaltens:

• Ostwald-de Waele Modell -> Berücksichtigt NICHT das Newtonsche Plateau

• Carreau Modell -> Beschreibt den gesamten Viskositätsverlauf

• Carreau WLF -> Berücksichtigt Temperatur- und Druckabhängigkeit

• Cross WLF -> Berücksichtigt Temperatur- und Druckabhängigkeit

• Viskosität

• Dichte

• Wärmeleitfähigkeit

• Spez. Wärmekapazität

Volumenänderung im Verlauf der Materialerstarrung -> Spezifisches Volumen nimmt bei der Abkühlung aus der Schmelze ab

• Bindenähte

• Eingeschlossene Luft

• Einfallstellen

Außerdem:

• Optimierung des Angussdruckes

• Optimierung der Faserorientierung

Density Modell → Einfache Abhängigkeit der Dichte von der Temperatur

Tait/Schmidt → Beschreibung des Volumens in Abhängigkeit von Druck und Temperatur mit 13 Parametern

Renner-Modell → Stetigkeit der Phasenübergangstemperatur

Modified Tait-Modell → Kontinuierlicher Übergang und Berücksichtigung der Kühlrate

Bei teilkristallinen Thermoplasten:

• Niedrigerer Verlauf des spezifischen Volumens gegenüber amorphen Thermoplasten

• Höhere Schwindung

• Höhere Schwindungsbandbreite über der Temperatur

• Verzug = unterschiedliche Schwindung über Bauteil

• Entlastung des äußeren Formzwangs führt zu Gleichgewicht der Eigenspannungen

• Verzug ist Resultat der Druck- und Zugspannungsverteilung im Bauteil

• Eigenspannungen sind thermisch- und flussinduziert

Steifigkeitsmatrix = Zusammenhang zwischen Kraft und Verschiebung für jedes Element

Als Assemblen (Zusammensetzen) der globalen Steifigkeitsmatrix wird das systematische Zusammenfassen aller Elementsteifigkeitsmatrizen zu einer globalen Steifigkeitsmatrix bezeichnet. Durch das Assemblen fasst man die Gleichungssysteme aller Knoten in einem Gleichungssystem zusammen:

Einteilung nach Geometrie:

Kontinuumselemente:

• Repräsentieren ein kleines Volumen eines beliebigen Körpers

• Im Allgemeinen dreidimensional

• Besitzen als Freiheitsgrade ausschließlich Translationen

• Verschiebungen im Element sind ausschließlich von den Änderungen der Knotenfreiheitsgraden abhängig

Strukturelemente:

• Definiert über kinematische Annahmen bezüglich des Elementverhaltens

• Deutliche Reduzierung des Berechnungsaufwandes

• Rotatorische Freiheitsgrade zumindest teilweise aktiv

Formfunktionen beschreiben den Verlauf der Verschiebungen innerhalb eines Element in Abhängigkeit der Verschiebungen an den Elementknotenpunkten

→ Knotenpunktverschiebungen werden gewichtet additiv überlagert

→ Gewichte durch Formfunktionen gegeben

Implizites Lösungsverfahren:

• Lösung der Bewegungsgleichung erfolgt implizit in der Zeit

• DGL wird für jeden Zeitpunkt tn+1 aufgestellt und gelöst

• Erfordert ggf. Invertierungsoperationen

Es ist nicht gesichert, ob eine Lösung der impliziten Gleichung überhaupt existiert und ob diese eindeutig ist.

Explizites Lösungsverfahren:

• Lösung der Bewegungsgleichung erfolgt explizit in der Zeit

• Lösung zum aktuellen, bekannten Zeitpunkt tn

• Zeitpunkt tn+1 wird durch geeignete Funktionen extrapoliert.

Explizite Lösungsverfahren sind nur dann stabil, wenn die Zeitschrittweite kleiner als der kritische Zeitschritt ist:

Orthotropie: Drei zueinander orthogonale Symmetrieebenen im Material

Transversal: Eigenschaften ändern sich nicht, wenn das Elastizitätsgesetz um eine Achse gedreht wird -> Symmetrieachse im Material

Isotropie: Eigenschaften ändern sich nicht, wenn das Elastizitätsgesetz gedreht wird -> Materialeigenschaften nicht richtungsabhängig

Stoß: Millisekunden

Kurzzeit: Sekunden bis Minuten

Langzeit: Stunden bis Jahre

Kalibrierung des elastisch-plastischen Materialmodells:

1. Umrechnung der technischen Dehnung in wahre Dehnung

2. Bestimmung des E-Moduls

3. Bestimmung der plastischen Dehnungsanteile

4. Eintragen des plastischen Dehnungsanteils in Materialkarte

Mithilfe von Feder-Dämpfer-Modellen können auch Entlastungen beschrieben werden

Abdeckung unterschiedlicher Zeitbereiche:

• Stoß: Schnellzerreißzugversuch

• Kurzzeit: Kurzzeitzugversuch

• Langzeit: Kriech- und Relaxationszugversuche

Wahre Querschnittsfläche des Probekörpers:

1. Elastischer Anteil

2. Plastischer Anteil

3. Viskoser Anteil

Linear-elastisch:

• Konstanter E-Modul

• Keine bleibende Verformung

Hyperelastisch:

• Basierend auf der Formänderungsenergiedichte

• Geeignet für große Verformungen

• Inkompressibles Materialverhalten

Querkontraktionszahl, E-Modul