Karriere am WZL

 

Diplomarbeit oder Masterarbeit oder Bachelorarbeit

am Forschungsbereich Technologie der Fertigungsverfahren, Abteilung Umformen, Gruppe Umformende Fertigungsverfahren
 

Finite-Elemente-Modellierung des maschinellen Oberflächenhämmerns

Ausgangssituation

Die Bauteilrandzone ist häufig der am stärksten beanspruchte Bereich eines metallischen Werkstücks. Aus diesem Grund empfiehlt sich eine lokale Modifikation der Bauteiloberfläche zur Verbesserung der Werkstückeigenschaften wie bspw. die Verschleißbeständigkeit und Ermüdungsfestigkeit. Eine Möglichkeit zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften in der Bauteilrandzone besteht in der Erzeugung eines feinkörnigen Gefüges durch den Einsatz von mechanischen Oberflächenbehandlungsverfahren wie dem maschinellen Oberflächenhämmern (MOH).
Das MOH ist ein inkrementelles Um-formverfahren, welches sich durch hochfrequente Schläge eines sphäri-schen Hammerkopfes auf eine Werkstückoberfläche auszeichnet. Dabei werden Druckeigenspannungen in das Werkstück induziert, die Oberfläche eingeglättet und eine Kaltverfestigung in der Bauteilrandzone erreicht.

 
Um Reibungseinflüsse gehämmerter Bauteilrandzonen zu untersuchen, wurde bereits ein Prozessmodell des MOH auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) aufgebaut. Dabei wurden die Materialeigenschaften bislang jedoch lediglich durch experimentell ermittelte Fließkurven beschrieben. Darüber hinaus wurde die überlagerte Bewegung des oszillierenden Hammerkopfes mit der Vorschubbewegung lediglich über eine Fourier-Transformation angenähert.

Ein möglicher Ansatz zur numerischen Abbildungen der materialphysikalischen Größen Versetzungsdichte und Korngröße ist die Implementierung von versetzungsdichten-basierten Ma-terialmodellen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit mittels Sensoren aufgezeichnete Beschleunigungsfunktionen zur Abbildung der realen MOH-Prozesskinematik mit einem FE-Modell zu koppeln. Die Implementierung von Materialmodellen sowie Beschleunigungsfunktionen kann dabei mithilfe sogenannter Subroutinen ermöglicht werden.

Das Ziel dieser Arbeit besteht daher in der Programmierung von User-Subroutinen (VUMAT: Materialmodellierung; VUAMP: Kinematik) mittels der Programmiersprachen PYTHON und FORTRAN für ein numerisches MOH-Prozessmodell auf Basis der Finite-Elemente (FE)-Software ABAQUS.

Geboten wird:

– Eigenständige Zeiteinteilung
– Umfassende Betreuung
– Klar abgegrenzte Aufgabenstellung
– Einarbeitung in die FE-Software ABAQUS und Programmiersprachen PYTHON und FORTRAN
– Unterstützung bei der Karriereplanung und Praktikumssuche
 
Voraussetzungen:
- Interesse und erste Vorkenntnisse in objektorientierten Programmiersprachen
Zeitaufwand: 30,00 Arbeitsstunden

Ansprechpartner(in):
Robby Mannens, M.Sc. RWTH Aachen
Gruppenleiter(in)
Cluster Produktionstechnik 3A 342
Tel.: +49 241 80-28244
Fax: +49 241 80-628244
Mail: R.Mannens@wzl.rwth-aachen.de