Erweiterung der Anwendungsgrenzen des ebenen Torsionsversuchs

Aufgrund seiner vorteilhaften Eigenschaften wird der ebene Torsionsversuch zunehmend zur Charakterisierung von Blechwerkstoffen eingesetzt. Mit der vorliegenden Arbeit werden die Anwendungsgrenzen des ebenen Torsionsversuchs erweitert. Zu diesem Zweck werden alle am Versuch beteiligten Komponenten und Einflüsse analysiert und bewertet. Dies sind die Dehnungsmesstechnik, die Form der Probe und die Klemmung. Zusätzlich werden die theoretischen Annahmen geprüft und die Auswertung des Versuchs kritisch analysiert. Zwei neue Methoden für die Dehnungsmessung werden vorgestellt, mit denen Fließkurven mit wahren Vergleichsformänderungen bis zu 3,0 bestimmt werden. Zudem wird der Einfluss der Dehnungslokalisierung in Scherversuchen auf den Messfehler bei der DIC-Messung experimentell und analytisch untersucht. Fließkurven mit den höchsten Vergleichsformänderungen können durch die Entwicklung von Proben mit umlaufender Nut bestimmt werden, welche keinen störenden Einfluss durch die innere Klemmung haben. In dieser Arbeit wurde ein signifikanter Einfluss der Nutfertigung auf die erreichbaren Bruchdehnungen festgestellt. Drei neue Probenformen werden vorgestellt, um Fließkurven ohne Lokalisierung der Dehnung zu bestimmen, die kinematische Verfestigung bis zu sehr hohen Vordehnungen effektiv zu charakterisieren und die Eigenschaften unter Scherbelastung in anderen Ebenen des Bleches zu bestimmen. Eine analytische Analyse der inneren Klemmung zeigt auch, dass ringförmige Klemmungen mit radialen Riffeln ideal geeignet sind, um hohe Drehmomente ohne Durchrutschen der Probe zu übertragen. Zuletzt werden die Charakterisierung sehr dünner Bleche ohne Faltenbildung mittels mehrlagiger geklebter Probenstapel und die Charakterisierung von Rohren und gekrümmten Bauteilen beschrieben.