Gmt Matilda Dt
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MatILDa Benutzerhandbuch
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Copyright
Copyright 2001 2005 GMT Gesellschaft fr metallurgische Technologie- und SoftwareentwicklungmbH, BerlinundFEMUTEC Ingenieurgesellschaft mbH, Hamburg
Alle Rechte vorbehalten
WarenzeichenMSC.SuperForm, MSC.SuperForge und das MSC Logo sind Warenzeichender MSC Software Corporation. MATILDA ist Warenzeichen der GMTGesellschaft fr metallurgische Technologie- und Softwareentwicklung mbHund der FEMUTEC Ingenieurgesellschaft fr Finite Elemente Anwendung in
der Umformtechnik mbH. Andere in diesem Handbuch erwhnte Marken-und Produktnamen sind Warenzeichen der jeweiligen Rechtsinhaber undwerden hiermit anerkannt.
HaftungshinweisSoweit zu den einzelnen Darstellungen der funktionellen Abhngigkeiten aufMesswerte Dritter (siehe Quellenangabe) zurckgegriffen wurde, sind dieseMessdaten lediglich auf Plausibilitt geprft. GMT leistet in diesen Fllenkeine Gewhr fr die Richtigkeit der zugrunde gelegten Messergebnisseund ihre wissenschaftlich korrekte Ermittlung.GMT haftet daher nicht fr die Unrichtigkeit von bernommenenMesswerten !
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Titel des Dokuments: MatILDa Benutzerhandbuch Version 4.0
Revisions-Datum: Mrz 2005
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Inhalt
Einleitung 6
Zielstellung des Programms 6
Programminstallation 8
Programmphilosophie 10
Grundstzliches zur Programmbedienung 11
Haftungshinweis 13
Bedienung des Programms 14
Programmstart 14
Meneintrge 17
Menpunkt Material 17
Neu 18Whlen 19Speichern 20Speichern unter 21Lschen 22Exportieren 24Drucker einrichten 25Beenden 26
Menpunkt Neue Werkstoffdaten 27
Chemische Analyse 28Fliekurven 30Fliekurven Parametereingabe 31Fliekurven aus Datei einlesen 33Fliekurve aus Streckgrenze 36Eigenschaften 38Gefgemodell 40
Menpunkt Einstellungen 41
Auswahlliste 42Sprache 43
Einheiten 44Pfade fr Export 46
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Werkstoffgruppenbezeichnung 49
Menpunkt GMT-Tools 51
VirtMat - Importieren 52
Details lschen 54Menpunkt Hilfe 56
Menpunkt ber 58
Programmoutput 59
Zugriff auf definierte Werkstoffe 60
Erstellen neuer Werkstoffe 62
Daten zur Identifizierung des Werkstoffes 63Daten zur Beschreibung der Werkstoffeigenschaften 64
Chemische Zusammensetzung 65Analysenspanne 66Mittlere Analyse als Berechnungsdaten 67
Fliekurve 69
Als Funktion des Umformgrads 70Als Funktion der Umformgeschwindigkeit 71Als Funktion der Umformtemperatur 72Details der grafischen Darstellung 73Pflege der Fliekurvendaten 78
Wrmephysikalische Eigenschaften 80
Grafische Darstellung der Eigenschaften 81Pflege der Eigenschaftsdaten 83
Gefgemodell zur Korngrenberechnung 85
Grafische Darstellung des Gefgemodells 87Kritischer Umformgrad 89Zener-Hollomon-Parameter 90Dynamisch rekristallisierter Anteil 91Dynamisch rekristallisierte Korngre 92Statisch rekristallisierter Anteil 93Statisch rekristallisierte Korngre 94
Kornwachstum 95Pflege der Modellparameter 96Struktur der Eingabeseite 99Allgemeine Angaben 102Aktivierungsenergie und Zener-Hollomon-Parameter104Dynamische Rekristallisation 105Statische Rekristallisation 108Mittlere rekristallisierte Korngre 113Kornwachstum nach Rekristallisation 114Besonderheiten mehrstufiger Umformprozesse 116
ZTU Diagramme 118
In MatILDa basic 118Erweiterungen in MatILDa Transformation 122
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Entscheidungsbume fr Phasenumwandlungen 126
Berechnung kritischer Umwandlungstemperaturen 130
Gegenstand der Weiterentwicklung 132
Hinweise zur Arbeit mit neuen Werkstoffen 133
Integration in MSC.SuperForm 135
Grundstzliches zur Bedienung von MatILDa aus MSC.SuperForm 135
Programmstart aus MSC.SuperForm 136
Exportieren von Materialien 139
Einlesen von Materialien 140
Glossar 142
MatILDa Benutzerhandbuch Inhaltsverzeichnis 5
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Einleitung
Zielstellung des Programms
Fr die realittsnahe Simulation von Umformprozessen ist dieBereitstellung zuverlssiger Werkstoffdaten eine grundlegendeVoraussetzung. Um diese Voraussetzungen zu schaffen, wurdedas Programmpaket MatILDaentwickelt.
Das Programm dient der Simulation von Werkstoffen und ihremphysikalisch-mechanischen Verhalten auf der Basis von realexistierenden Werkstoffen, die in ihren Eigenschaften freiverndert werden knnen. Zustzlich knnen vollkommen neuevirtuelle Werkstoffe erschaffen werden.
Die so gestalteten Eigenschaften lassen sich anhandunterschiedlicher tabellarischer und grafischer Ausgabendarstellen und sowohl am Bildschirm als auch auf demSystemdrucker ausgeben.
Die Simulation wurde fr folgende Werkstoffgruppen realisiert(Stand: Mrz 2005):
Eisenwerkstoffe, Stahl
Aluminiumlegierungen
Kupferlegierungen
Magnesiumlegierungen
Nickel- und Kobaltlegierungen
Titanwerkstoffe
Sonderwerkstoffe, wie Zirkon, Uran, Silber und Gold
Weitere Werkstoffe sind in Vorbereitung und knnen aufAnfrage integriert bzw. erworben werden.
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Das Programm verfgt ber eine umfangreiche Funktionalitt.
Dazu gehren: Umfangreiche Visualisierungsmglichkeiten,
Sliderfunktion
Freie Skalierbarkeit der Visualisierungsfunktionen
Virtuelle Werkstoffkombinationen
Definition eigener virtueller Werkstoffe
Eingabe eigener Werkstoffdaten (Eigenschaften)
Schnittstelle zu MSC.SuperForm
Schnittstelle zu MSC.SuperForge
Das Programm beinhaltet folgende Daten und Funktionen:
Warm- und Kaltfliekurven als Funktion vonUmformtemperatur, Umformgrad undUmformgeschwindigkeit in analytischer (approximierter)oder tabellarischer Form
Wrmephysikalische Stoffkennwerte als Funktion derTemperatur, wie Wrmeausdehnung, E-Modul,
Wrmeleitfhigkeit, spezifische Wrme, Dichte undTemperaturleitfhigkeit
ZTU-Schaubilder zur Darstellung der bei der Abkhlungstattfindenden Gefgeumwandlungen.
Die erweiterte Version MatIL a advancedumfasstfolgende, fr die Durchfhrung entsprechender Berechnungeneinzeln erwerbbare Zusatzmodule:
MatILDa Gefge(MBAgrain) zur Berechnung derGefgeausbildung infolge der Rekristallisationsvorgnge
whrend und nach der Umformung (Berechnung dermittleren Korngre)
MatILDa Transformation(MBAtrans) zur Berechnungder Gefgeumwandlung in Sthlen whrend derAbkhlung anhand digitalisierten ZTU-Schaubilder, diemit dem zum Modul gehrendem ztuReader zurDatenbank hinzugefgt werden knnen, odervordefinierter Entscheidungsbume
MatILDa Approximation(MBAapprox) zurVerwaltung, Visualisierung und Approximation von
Fliekurven aus Messwerten.
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ProgramminstallationUnter Windows NT/2000/XP installiert sich MatILDa selbstttigvon der mitgelieferten CDROM unter dem StandardpfadC:\MSC\MatILDa. Sollte die Autorun-Funktion desangeschlossenen CD/DVD-Laufwerkes abgeschaltet sein,muss die Installation durch Aufrufen des Programms
MatILDa_Install.exe
von der CD aus manuell gestartet werden.
Der Ablauf der Wizzard-gesteuerten Installation ist von denkonkreten Bedingungen des PCs abhngig. Wenn noch keinMicrosoft-SQL-Server auf dem PC installiert wurde, wird beieiner Erstinstallation von MatILDa die Datenbank ber dieInstallation von MSDE als SQL-Datenbank angelegt. Bei einemUpgrade von MatILDa 3.x kann in diesem Fall die Datenbank-Plattform (SQL-Server oder Paradox) ausgewhlt werden,wobei die Server-Variante ausdrcklich empfohlen wird.
Ist auf dem PC bereits ein Microsoft-SQL-Server aktiv, kann
MatILDa nur mit der Paradox-Datenbank installiert werden, dadas Installationsprogramm keine Rechte fr den SQL-Serverhat. Eine sptere bertragung der Paradox-Datenbank in denSQL-Server ist dann durch den zustndigen Administrator zurealisieren. Die konkrete Verfahrensweise kann in diesem Fallbeim Software-Ersteller erfragt werden.
Zur Implementierung in MSC.SuperForm ist ein zustzlicherVerweis auf den MatILDa-Installationspfad erforderlich.
OBERFLCHE
Dies erfolgt mit einem zustzlichen Eintrag in derStapelverarbeitungsdatei superform.bat (bei standardmigerInstallation von SuperForm unterC:\MSC.Software\MSC.SuperForm\2005\ sformgui2005\bin).Dort sind verschiedene Pfade gesetzt u.a. fr die Lizenzierung.Der Pfad fr MatILDa muss zustzlich eingetragen werden:
:full_pathrem change this line if your flow stress database is notin default directorySET AFMATDAT=%DDIR%\..\sform2005\AF_flowmat
set MATILDA=C:\MSC\matilda
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MatILDa kann dann aus der SuperForm Oberflche gestartet
werden und ein direkter Zugriff auf die Materialdatenbank istmglich. (Siehe Kapitel "Integration in MSC.SuperForm")
ANALYSE
Beim Starten der Analyse werden die Daten aus dem gleichenVerzeichnis eingelesen und interpretiert. Dazu muss ebenfallsder Pfad unter C:\MSC.Software\MSC.SuperForm\2005\sform2005\tools in der Datei run_marc.bat gesetzt werden.
REM Variables for the MARC environmentSET EXITMSG=%DIR%\tools\MESSAGESSET AFMATDAT=%DIR%\AF_flowmat\
SET MATILDA=C:\MSC\MATILDA\GMTmatdata
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ProgrammphilosophieDas Programm MatILDa basiert auf den Daten realerWerkstoffe, die teilweise durch eigene Versuche gewonnenoder teilweise der allgemein zugnglichen Literatur entnommenwurden. Entsprechende Literaturhinweise sind im Programmenthalten.
Fr die Simulation besteht die Mglichkeit, die in derDatenbank hinterlegten Werte zu variieren und so zuverndern, dass die angenommenen oder auch diegewnschten Werkstoffeigenschaften der zu simulierendenWerkstoffe eingestellt werden knnen. Diese generierten(virtuellen) Werkstoffe knnen dann wieder in der Datenbankabgelegt werden und als Basis fr neue Variationen einesWerkstoffes dienen.
Fr die Simulation mit Hilfe der Finite-Elemente-Programmestehen im Basispaket folgende Werkstoffdaten fr dasPreprocessing zur Verfgung
Chemische Zusammensetzung
Wrmephysikalische Angaben
Fliekurvendaten
und in der erweiterten Version MatILDa advancedje nachKonfiguration zustzlich
Gefgedaten zur Korngrenberechnung
Digitalisierte ZTU-Schaubilder zur Berechnung derPhasenanteile und Hrte nach der Abkhlung
Entscheidungsstrukturen zur Berechnung derPhasenanteile und Hrte nach der Abkhlung
Mglichkeit zur Approximierung tabellarischerFliekurvenwerte in kontinuierlich verlaufende Kurven.
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Grundstzliches zur ProgrammbedienungDie Bedienung des Programms richtet sich nach denprinzipiellen Grundstzen der Bedienung von Windows-Programmen. Die fr die Bedienung generellen undwiederkehrenden Eigenschaften sind im folgenden erlutert:
Klick mit der rechten Maustaste auf ein editierbaresObjekt ermglicht bestimmte Interaktionen mit demProgramm. Editierbare Felder sind Felder, in denenZahlenwerte oder Zeichenketten eingegeben werdenknnen.
Die im Programm enthaltenen Funktionen sind sowohl
ber die dazugehrigen Mens:
oder ber die damit verbundenen Icons
beziehungsweise ber die dafr vorgesehenenSchaltflchen zu erreichen.
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Bestimmte Programmfunktionen sind jedochausschlielich ber Schaltflchen zugnglich.
Eine Dateneingabe erfolgt entweder durch die Eingabeder Werte ber die Tastatur in die dafr vorgesehenenEdit-Felder
beziehungsweise ber Listboxen, die eine Auswahl vonDaten aus einer bestehenden Liste ermglichen:
Bei diesen Listboxen wird nach dem Anklicken eine Listemit vorhandenen Eintrgen aufgeklappt, aus denen dergewnschte Eintrag durch einfaches Anklickenausgewhlt und bernommen wird. Alternativ kann dieBewegung in der Liste mit den Cursortasten erfolgen,die Datenbernahme erfolgt dann durch das Bettigender Enter-Taste.
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HaftungshinweisSoweit zu den einzelnen Darstellungen der funktionellenAbhngigkeiten auf Messwerte Dritter (siehe Quellenangabe)zurckgegriffen wurde, sind diese Messdaten lediglich aufPlausibilitt geprft. GMT leistet in diesen Fllen keine Gewhrfr die Richtigkeit der zugrunde gelegten Messergebnisse undihre wissenschaftlich korrekte Ermittlung.
GMT haftet daher nicht fr die Unrichtigkeit vonbernommenen Messwerten !
MSC.SuperForm und das MSC Logo sind Warenzeichen derMSC Software Corporation. MATILDA ist Warenzeichen derGMT Gesellschaft fr metallurgische Technologie- undSoftwareentwicklung mbH und der FEMUTECIngenieurgesellschaft fr Finite Elemente Anwendung in derUmformtechnik mbH. Andere in diesem Handbuch erwhnteMarken- und Produktnamen sind Warenzeichen der jeweiligenRechtsinhaber und werden hiermit anerkannt.
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Bedienung des Programms
Programmstart
Das Programm wird durch Anklicken des Icons auf demDesktop beziehungsweise durch Anwahl aus dem Startmendes Windows Explorer gestartet.
Nach dem Programmstart erscheint das Auswahlfenster alsErffnungsbildschirm, in dem der zu bearbeitende Werkstoffselektiert werden kann:
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Der Anwender hat unter Eigene Auswahl die Mglichkeit, seineeigene Materialauswahl als Vorselektion zu verwenden. Hierin
befinden sich automatisch die Materialien, die der Anwenderbereits zuvor aus dem Gesamtbestand selektiert hatte. Ebensolsst sich in der Werkstoffauswahl auch derGesamtdatenbestand der Datenbank abrufen. In beiden Fllenwerden die Datenstze entsprechend der vorhandenenEingrenzung aus Werkstoffgruppeselektiert, derenEinstellung ebenfalls gespeichert werden kann. Den grauhinterlegten, inaktiven Gruppen sind bisher keine Werkstoffezugeordnet worden. Darber hinaus kann die Auswahllisteentweder nach der Werkstoffbezeichnung oder nach derWerkstoff-Nummer sortiert werden.
Die Kennzeichnung der einzelnen Werkstoffe erfolgt ber dieWerkstoff-Nummer nach DIN und der dazugehrigenBezeichnung, ergnzt durch 6 Zeichen zur weiterenUnterscheidung. Sie wird aus den drei entsprechenden Felderndes Hauptfensters (Werkstoff-Nummer Bezeichnung nachDIN Variante) gebildet. Obwohl das Merkmal Variante aufsechs Zeichen begrenzt ist, sollte es zur inhaltlichenKennzeichnung verwendet werden. Bei den enthaltenenDatenstzen ist daher der Eintrag in das Feld Variante nachfolgender Syntax gebildet worden, wobei die einzelnen Eintrgedurch Unterstriche getrennt sind:
Kennzeichnung der zugeordneten Fliekurve:
k Kaltfliekurvein der Regel bei Raumtemperatur beginnend
w Warmfliekurveoberhalb der Rekristallisationstemperatur
g Kalt- und Warmfliekurvehw Fliekurve fr halbwarme Umformung
oberhalb Raumtemperatur, aber unter
Rekristallisationstemperatur Kennzeichnung des Werkstoffzustandes:
b beruhigtg geglhtng normalgeglhtph presshartu unberuhigtvg vakuumgeglhtwg weichgeglhtwh walzhart
Kennzeichnung fr Analyseunterschiede:o Zusammensetzung an der oberen Analyse-Grenzeu Zusammensetzung an der unteren Analyse-Grenze.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 15
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Der zu bearbeitende Werkstoff wird im Erffnungsbildschirm
durch Anklicken mit der Maus blau unterlegt und ausgewhlt.Es erscheint dann das Hauptfenster des Programms:
Originaldaten, diemit MatILDa geliefert
bzw.auf Kundenwunsch
zusammengestelltwurden,sind nicht editierbar.
Um diese zuverndern, muss
zunchst eine eigeneKopie dieses
Datensatzes berSpeichern als
erzeugt werden.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 16
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Meneintrge
Folgende Meneintrge, die im nachfolgenden beschriebenwerden, knnen vom Benutzer angewhlt werden:
Menpunkt Material
Der Menpunkt Materialumfasst die Menpunkte, mit denendie Generierung neuer Werkstoffe, die Auswahl vorhandenerWerkstoffe aus der Datenbank, das Speichern sowie dasLschen bestimmter Werkstoffe ermglicht wird. Zustzlich isthier die Mglichkeit gegeben, den Export der Datenstze in die
spezifischen Formate von MSC.SuperForm undMSC.SuperForge durchzufhren.
Viele diese Funktionen sind auch ber die Toolbar und ber dieSchalterleiste im unteren Bereich des Hauptfensters erreichbar.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 17
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Neu
Die Eingabefelder im oberen Teil des Hauptfensters werdengeleert und damit fr die Eingabe neuer Daten vorbereitet.
Zu beachten ist, dass alle Listboxen fr Werkstoffgruppe,chemische Zusammensetzung, Fliekurven, Eigenschaften ,Gefgemodell und ZTU Schaubild auf die obersten Eintrgein den entsprechenden Datenbanktabellen zurckspringen undsomit neu gesetzt werden mssen.
Diese Funktion wird alternativ auch ber das Icon
in der Toolbar aufgerufen beziehungsweise ber dieSchaltflche
.
Die Eingabe der Daten richtet sich nach den Ausfhrungen imAbschnitt "Erstellen neuer Werkstoffe".
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 18
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Whlen
Der Menpunkt Whlenbeziehungsweise das Icon
oder die Schaltflche
.
ermglichen die Auswahl eines in der Datenbank vorhandenen
Werkstoffes. Zuvor erfolgt eine Sicherheitsabfrage, ob dereventuell zuvor bearbeitete Datensatz gesichert werden soll.
Hierzu wird der gewnschte Werkstoff im Auswahlfenstermarkiert
und mit Whlen bzw. durch Doppelklick in dieBildschirmmaske des Hauptfensters bernommen.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 19
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Speichern
Da die FunktionSpeichern bereits in
den anderenProgrammteilen stets
ber eineSicherheitsabfrage
verfgt, umflschlicherweise
eingegebene Datennicht in derDatenbank
abzuspeichern, ist andieser Stelle auf eine
erneute Abfrageverzichtet worden!
nderungen sind alsoimmer mit
ingenieurtechnischem Verstand vor demSpeichern zu prfen.
Hiermit wird der aktuelle, im Hauptfenster sichtbare Werkstoffabgespeichert, das heit, er wird mit den durchgefhrtennderungen in die Datenbank zurckgeschrieben. Dabeiwerden die vorherigen Angaben, also auch die mitgeliefertenEigenschaftszuordnung berschrieben. Es empfiehlt sichdaher, fr den eigenen Werkstoffbestand selbst neueWerkstoffe zu erzeugen und die geeigneten Eigenschaftenzuzuordnen.
Diese Funktion wird alternativ auch ber das Icon
beziehungsweise ber die Schaltflche
ausgelst.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 20
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Speichern unter
ber Speichern kannkeine Datensatzkopie
angelegt werden.
Mit Hilfe dieses Menpunktes Speichern unterwird eineKopie des gewhlten (aktuellen) Werkstoff Datensatzesangelegt. Dafr ist zumindest eine der drei kennzeichnendenEintrge
Werkstoff-Nummer
Variante
Bezeichnung
(vorzugsweise das Feld Variante) zu verndern.
Es empfiehlt sich, dies nicht im Hauptfenster, sondern in dernachfolgenden Abfrage zu realisieren.
Hier wird erst dann gespeichert, wenn kein Originaldatensatzmit gleicher Kennung gefunden wurde, so dass diemitgelieferten Datenstze nicht berschrieben werden knnen.Wird jedoch ein selbstdefinierter Datensatz gefunden, kanndieser bei Besttigung der Nachfrage
berschrieben werden.
Alternativ kann diese Funktion auch ber die Schaltflche
aufgerufen werden.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 21
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wird dann der gewhlte Werkstoff zunchst nur aus dernutzerdefinierten Auswahlliste entfernt. Auf diesen kann dann
ber die Wahl Gesamtbestand wieder zugegriffen werden.
Im Gegensatz zu den mitgelieferten Werkstoffen knnenselbsterstellte Werkstoffkombinationen nach nochmaligerAbfrage auch aus der Datenbank direkt gelscht werden.
Dabei wird jedoch nur die konkreteWerkstoffzusammenstellung, also die Verweise auf dieDetaildaten, gelscht. Die Detaildaten zu chemische Analyse,Fliekurve, wrmephysikalische Eigenschaften, Parameter desGefgemodells und verwendendes ZTU Schaubild selbst
bleiben in den Detaildatenbanken erhalten.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 23
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Exportieren
Dieser Menpunkt dient dem Export der Daten des derzeit imaktuellen Hauptfenster angezeigten Werkstoffes. DieserDatenexport generiert ein Datenformat, das direkt inMSC.SuperForm bzw. in MSC.SuperForge eingelesen werdenkann. (Siehe auch Kapitel Integration in MSC.SuperForm)
Diese Funktion wird alternativ auch ber das Icon
aufgerufen beziehungsweise ber die Schaltflche
.
Vor dem Export werden zunchst die Vollstndigkeit und dieVerwertbarkeit der Werkstoffbeschreibung durchMSC.SuperForm/MSC.SuperForge geprft. EntsprechendeWarnungen und Hinweise werden ggf. angezeigt.
Die exportierten Dateien werden fr MSC.SuperFormstandardmig im Verzeichnis ..\matilda\GMTMatData\ als
*.gmt Dateien abgelegt. Fr MSC.SuperForge muss dasgewnschte Zielverzeichnis (in der Regel das Library-Verzeichnis) ber die Menoption
Einstellung -> Pfade fr Export
eingestellt werden. Hier kann, wenn gewnscht, auch derExport-Pfad fr MSC.SuperForm verndert werden.
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Drucker einrichten
Dieser Menpunkt ermglicht die Einstellung der notwendigenDruckerparameter des jeweiligen Windows-Systemdruckers.Hier wird das jeweilige Systemmen des Rechners verwendet.
Das konkreteAussehen dieses
Fensters hngt vomverwendeten
Betriebssystem ab.
Hier erfolgt die Auswahl des Druckers, auf dem die Ausgabeerfolgen soll (wenn mehrere Systemdrucker zur Verfgungstehen). Weiter knnen das gewnschte Papierformat, dieOrientierung des Drucks (Hoch- oder Querformat) sowie diegewnschte Quelle des Papiers im Drucker (bei mehrerenSchchten) ausgewhlt werden.
Diese Funktion wird alternativ auch ber das Icon
aufgerufen.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 25
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Beenden
ber diesen Menpunkt, ber die Schaltflche
oder ber das Icon
wird das Programm MatILDa beendet.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 26
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Menpunkt Neue Werkstoffdaten
ber den Menpunkt Neue Werkstoffdatenknnen eigeneWerkstoffe zu den einzelnen Teildatenbanken
chemische Analyse
Fliekurven
Eigenschaften (Stoffkennwerte)
Gefgemodell (Korngrenberechnung)
hinzugefgt und die vorhandenen Daten eingegeben werden.Dabei muss beachtet werden, dass aus diesen
Detaildatentabellen von MatILDa keine Datenstze gelschtwerden knnen. Eine Pflege und Vernderung dieser Daten istjedoch ber entsprechende Schalter im Hauptfenster mglich.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 27
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Chemische Analyse
Durch Anklicken des MenpunktesAnalyse -> NeuerDatensatzwird nachfolgendes Eingabefenster geffnet, in
welchem alle notwendigen Angaben zur Werkstoffanalyse(Beschreibung des Werkstoffes, Basiseigenschaften,Analysegrenzen) eingegeben und abgespeichert werdenknnen.
Ist nur die Ist-Analyse und keine Analyse-Spanne fr denWerkstoff bekannt, wird empfohlen, diese sowohl in die Spaltemin. als auch in die Spalte max. der Analyse Tabelleeinzutragen. Fr Sthle charakteristische quivalente(Kohlenstoff-, Chrom-, Nickelquivalent) knnen am Ende derAnalyse Tabelle eingegeben werden.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 28
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MitAnalyse -> Kopiedes Datensatzes wird dieses Fenster mit
den Daten der in der Listbox aktivierte chemischen Analyse
gefllt und kann dann ber Speichern als neuer Detaildatensatzhinterlegt werden.
Die Pflege der Daten erfolgt ber das Schaltfeld Details nachAuswahl der zu verndernden chemischen Analyse in derentsprechenden Listbox des Hauptfensters.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 29
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Fliekurven
Neue Fliekurven knnen entweder als Parametersatz freinen der folgenden drei, vom Zusatzmodul MatILDa
Approximation verwendeten Anstze Spittel 1
3421 / mmmm
F eeA
&=
Spittel 10
( ) += 83754291 1/ mmmmmmmmF eeeA &&
GMT
( ) ( )2121
212
1
mm
ll
)n(nc
F eec+
+
+ =
&
eingegeben oder direkt in tabellarischer Form aus aufbereitetenASCII-Dateien eingelesen werden.
Darber hinaus besteht mit der Option
Parameter aus Streckgrenze
die Mglichkeit, eine Kaltfliekurve aus den mechanischen
Eigenschaften eines Werkstoffes als erste Annherung zuskizzieren, um sie in den FEM Programmen einzusetzen.
Die Pflege der Daten erfolgt ber das Schaltfeld Parameternach Auswahl des zu verndernden Fliekurvensatzes in derentsprechenden Listbox des Hauptfensters.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 30
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Fliekurven Parametereingabe
Durch den Aufruf des Menpunkts Fliekurven ->Parametereingabewird nachfolgendes Fenster geffnet.
In seinem oberen Teil erfolgt die Beschreibung desFliekurvenwerkstoffs, bestehend aus der Werkstoff-Nummer,seiner Bezeichnung und dem Feld Anmerkungen. Aus diesendrei Angaben wird dann im Hauptfenster der Eintrag in dieListbox zur Auswahl von zuzuordnenden Fliekurvenzusammengesetzt. Diese Felder sind daher aussagekrftig zufllen, so dass diese Fliekurve von bereits vorhandenenunterschieden werden kann.
Mit Hilfe der Listbox Ansatz, die beim ffnen des Fensters aufdie Gleichung nach Spittel 1 gesetzt ist, kann einer der dreioben genannten, von MatILDa Approximation untersttztenFliekurven Anstze ausgewhlt werden. Die dazugehrigeGleichung wird im Mittelpanel angezeigt und die Anzahl derEditfelder fr die einzutragenden Parameter wird angepasst.
Bei der Eingabe der Geltungsbereiche fr die eingegebeneFliekurve muss bercksichtigt werden, dass frdurchzufhrende Berechnungen der Anwendungsbereich frdiese Funktion entscheidend ist. Dieser darf nicht kleiner sein
als der mit Messwerten belegte Bereich.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 31
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Nach dem Speichern besteht die Mglichkeit, die eingegebeneFliekurve als Grafikzu begutachten und die eingegebenenParameter und ihren Geltungsbereich zu ndern. Ferner
besteht die Mglichkeit, an diese Fliekurve bis zu vier weitereKurven (nach aufsteigendem Temperaturbereich) anzuhngen.So kann fr einen Werkstoff eine zusammenhngendeFliekurvenbeschreibung von der Raumtemperatur bis zumSchmelzpunkt erzeugt und unter einem Verweis abgelegtwerden.
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Fliekurven aus Datei einlesen
Die zweite Mglichkeit der Fliekurveneingabe, die ber diesenMenpunkt aufgerufen werden kann, besteht im Einlesentabellarisch aufbereiteter Messwerte mit den dazugehrigenUmformtemperaturen, Umformgraden und -geschwindigkeiten.Die Grundinformationen zum Aufbau der einlesbaren Dateienzeigt das durch diesen Menpunkt geffnete Fenster.
Neben dem vom Zusatzmodul MatILDa Approximationverwendeten und dort beschriebenen dat-Format knnen alleanalog aufgebauten Text-Formate, wie das Excel-Export-Format CSV mit dem Semikolon als Trenner und das Excel-Export-Format txt mit dem Tabstop als Trenner, und andereASCII-Dateien mit einem der nachfolgenden Trenner
Semikolon
Komma
Tilde
Raute
Paragraph
Dollar
Tabstop
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 33
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verwendet werden. Wichtiger als die Dateierweiterung ist die
Einhaltung des Aufbaus der Datei und der Werte-Tabelle, wiees hier an einem Beispiel einer Excel-Datei gezeigt wird.
Beim Export derFliekurventabelle
nach MSC.SuperFormwerden nur dieUmformgrade
verwendet, die inallen Umform-
geschwindigkeitenund in jedemTemperaturpunkt mitMesswerten belegt
sind.Das heit, fr jede
Temperatur mssengleiche
Geschwindigkeits-punkte und fr jede
Geschwindigkeitgleiche Umformgrade
vorhanden sein.
Messwerte, die nichtin diesesymmetrische
Struktur passen,werden zwar
gespeichert, abernicht an
MSC.SuperFormbergeben
Von Excel aus braucht diese Tabelle nur noch in das CSV-Format ber den Excel Menpunkt: Datei -> Speichern unterumgewandelt zu werden und kann dann ber den durch dasSchaltfeld ffnenaufgerufenen Dialog
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 34
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ausgewhlt und eingelesen werden. Dabei werden aus derersten Kopfzeile die Informationen fr die Werkstoff-Nummer
und fr die Bezeichnung sowie das verwendete Trennzeichenermittelt. Diese ist daher unbedingt sorgfltig zu besetzen. AlsAnmerkung, die fr die Fliekurven-Listbox des Hauptfensterszur Datensatzcharakterisierung mit verwendet wird, werdenbeim Einlesen die kleinste und die grte Temperatur ermitteltund vorgeschlagen. Diese Eintrge knnen gegebenenfallsverndert werden.
Es ist zu beachten,dass Umform-
geschwindigkeit undUmformgrad nur mit 3,die Temperatur mit 2Nachkommastellen
abgespeichert werden.
Entspricht die im Fenster dargestellte Tabelle mit dengelesenen Daten der Ausgangstabelle, war das Einlesenerfolgreich und die Fliekurve kann abgespeichert werden.
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Fliekurve aus Streckgrenze
ber diesen Menpunkt besteht die Mglichkeit, dasFlieverhalten eines Werkstoffes aus seinen mechanischenEigenschaften (Streckgrenze Re, Zugfestigkeit RmundBrucheinschnrung Az) abzuschtzen. Nach den Anstzen von
Ludwik
n
F C =
Swift
n
F CA +=
GMT (in der Berechnung modifizierter Ansatz nachLudwik)
n
F C =
wird daraus die Kaltfliekurve abgeschtzt und vergleichendgrafisch dargestellt. Fr den in der Listbox Funktiongewhlten Ansatz wird die Parameter-Gleichung angezeigt.
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Eine bessere Beschreibung des Bereiches kleinerUmformgrade lsst sich durch die Einbeziehung derDehngrenze in die Fliekurvenabschtzung erreichen.
Durch die Vorgabeeiner minimalenFliespannung Skann der Bereich
kleiner Umformgradeabgeschnitten und in
eine Fliekurven-Berechnung nach
Nadai
{ })(, fSMaxF = berfhrt werden
Der Hauptnachteil dieser Art der Fliekurven Abschtzungbesteht darin, dass sie, wie die Grafiken zeigen, nur fr eineneingeschrnkten Bereich brauchbare Werte ergibt und nicht inden Bereich grerer Umformgrade extrapoliert werden kann.Aus diesem Grund kann der Anwendungsbereich nicht nurnach unten (kleine Umformgrade), sondern auch nach obeneingeschrnkt werden. Diese Grenze kann entweder durch dieVorgabe eines maximalen Umformgrades (phi ankreuzen) odereiner maximalen Fliespannung (f(phi) ankreuzen) definiertwerden.
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Eigenschaften
ber diesen Menpunkt kann die Datenbank mit denWerkstoffeigenschaften um einen weiteren Eintrag ergnzt
werden. Dabei wird entweder ein neuer DatensatzohneEintrge erstellt
Die fr die Berechnungen
mit MSC.Softwareunbedingt bentigten
Eigenschaften sind mit *gekennzeichnet und
mssen mit Werten frmindestens 2
Temperaturen belegtwerden.
oder ber Kopie des Datensatzesmit den Daten des in derListbox ausgewhlten, aktuellen Werkstoffes gefllt.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 38
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Nach dem Speichern knnen diese Eigenschaften dann berdas Schaltfeld Grafik dargestellt
bzw. die dazugehrigen Daten ber das Schaltfeld Eingabegewartet werden.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 39
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Gefgemodell
Dieser Menpunkt ist nur im MatILDa advancedModulMBAgrainaktiviert. Er ermglicht die Eingabe neuerDatenstze fr die Korngrenberechnung bzw. die Erzeugungeiner Kopie des in der entsprechenden Listbox gewhltenDatensatzes zur Bearbeitung. Die Pflege der Daten desGefgemodells zur Korngrenberechnung erfolgt ber dieSchaltflche Details.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 40
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Menpunkt Einstellungen
Hier lassen sich Voreinstellungen bezglich der Auswahllistefr virtuelle Werkstoffe, der Sprache der Programmoberflcheund der zu verwendenden Einheiten treffen und abspeichern.Darber hinaus knnen hier die Pfade zu den Verzeichnissenzur Ablage der Exportdateien festlegt und bei Bedarf dieWerkstoffgruppenbezeichnungen verndert werden.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 41
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Auswahlliste
Eigene Auswahl anzeigen
Es wird der als eigene Auswahl definierte verkleinerteDatenbereich aktiviert, d.h., wenn ein Material ausgewhltwerden soll, wird auch nur die verkleinerte Auswahl vonMaterialien angeboten.
Gesamtbestand anzeigen
Hier wird umgekehrt die Benutzeroberflche so eingestellt,dass der Gesamtdatenbestand direkt aufrufbar ist.
Listen sortieren nach
In den sortierten Auswahllisten wird als erstes Element diegewhlte Option Werkstoff-Bezeichnung bzw. Werkstoff-Nummer verwendet, um das Auffinden des gewnschtenEintrags zu erleichtern.
Speichern
Abspeichern der Einstellung zur gewhlten Auswahlliste.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 42
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Sprache
Es kann zwischen englisch- und deutschsprachiger Oberflchedirekt umgeschaltet werden. Die getroffene Sprachauswahl
kann auch abgespeichert werden, so dass beim nchstenProgrammstart mit der gewhlten Spracheinstellung begonnenwird.
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auf die Label der Achsenskalierung
oder auf den Text der dargestellten Gre:
i
geklickt wird.
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Soll fr beide MSC.Programme ein Export File erzeugtwerden, drfen diese wegen gleichen Namens, aberunterschiedlicher Struktur, nicht in ein gemeinsamesVerzeichnis abgelegt werden.
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Werkstoffgruppenbezeichnung
Die im Auswahlfenster
und in der Listbox
verwendeten Bezeichnungen fr die einzelnenWerkstoffgruppen knnen ber diesen Menpunkt individuell
angepasst werden. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wennvon den vordefinierten Gruppen nur wenige oder eigentlichsogar nur eine bentigt werden.
Abgesehen von der Gruppe Importierte, in die die von derGMT mbH, Berlin, bezogenen Werkstoffdaten standardmigeingetragen werden, und der fr die zuknftige Erweiterungneu definierten Gruppe Werkzeugwerkstoffe, die ein spezielldefiniertes Eigenschaftsspektrum bentigen, knnen dieBezeichnungen fr die anderen 8 Gruppen im nachfolgendenFenster frei vergeben werden.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 49
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Sind den umbenannten Werkstoffgruppen bereits virtuelleWerkstoffe zugeordnet worden, wird beim Speichern der neuenBezeichnungen folgende Warnung ausgegeben:
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Menpunkt GMT-Tools
Die ersten zweiMenpunkt sind nur
inMatILDa advanced
mit denentsprechenden
Modulen verknpft.Die anderen Punkte
sind in allen MatILDaVersionen aktiviert
ber diese Menfunktionen knnen die Programme
Approx
ztuReader
ztuViewer
der MatILDa advancedModule Approximation undTransformation aufgerufen werden, sofern diese erworbenwurden.
Hinweise zu deren Funktionalitt und Bedienung dieserZusatzprogramme sind den dazugehrigen Handbchern zuentnehmen.
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Details lschen
ber diesen Menpunkt knnen selbstdefinierte Detail Werkstoffdaten zur
Chemischen Analyse
Wrmephysikalischen Eigenschaften
Fliekurven
Parameter des Gefgemodells
ZTU Schaubilder
wieder aus der Datenbank gelscht werden. Sind keinevorhanden, erscheint nachfolgende Meldung.
Ansonsten wird ein Auswahlfenster geffnet, in dem alle nichtin die aktuellen Werkstoff Definitionen verwendetenDetaildatenstze der gewhlten Gruppe aufgelistet werden.Analog zu den Listboxen im Hauptfenster werden auch hier nurdie beschreibenden Daten
Werkstoffbezeichnung
Werkstoff Nummer
Variante bzw. Modifikation
gegebenenfalls Kommentar bzw. Diagrammtyp
angezeigt.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 54
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Ein nicht mehr bentigte Detaildatensatz kann dann mit derMaus bzw. den Cursor Tasten ausgewhlt und ber dieentsprechende Schaltflche gelscht werden. Da dieseDatenstze nicht wieder hergestellt werden knnen, ist hierbewut auf eine Mehrfachauswahl verzichtet worden, so dassjeder Datensatz einzeln gelscht werden muss.
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ber den zweiten Meneintrag Quellenwird die bersicht derbei der Erstellung von MatILDa verwendeten Literaturstellen
und Untersuchungsberichte geffnet.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 57
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ProgrammoutputDer Programmoutput setzt sich aus den ber dasAuswahlfenster selektierten Werkstoff Datensatzbeschreibenden Charakteristika und den diesen aus denjeweiligen Teildatenbanken zugeordnetenEigenschaftsbeschreibungen und den darin enthaltenenwerkstoffspezifischen Angaben zusammen. Diese Detaildatenknnen je nach Zweckmigkeit in grafischer oder numerischerForm dargestellt werden.
Das Hauptfenster des Programms
setzt sich daher aus zwei Bereichen zusammen:
den Daten zur Identifizierung des Werkstoffes
den Angaben zu den zu verwendenden Eigenschaften
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 59
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Zugriff auf definierte Werkstoffe
Der Zugriff auf bereits definierte Werkstoff Datenstze erfolgtentweder ber die Schaltflche Whlenbzw. ber denMenpunkt Material -> Whlenzu dessen Ansicht,Bearbeitung und Export oder ber die Schaltflche Lschen,um einen Datensatz aus der eigenen Auswahl zu entfernenbzw. ihn aus der Datenbank zu lschen. In beiden Fllen wirdanalog zum Programmstart das Auswahlfenster geffnet.
Hier werden entsprechend den Vorgaben vorhandeneneWerkstoff Definitionen, eigentlich nur die Daten zu ihrerIdentifizierung, in einer Scrollbox angezeigt. Der gewnschte
Datensatz kann mit den Cursor Tasten oder mit der Mausmarkiert und ber das Schaltfeld Whlenin das Hauptfensterbernommen werden.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 60
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Der eigentliche Zugriff erfolgt jedoch ber die beim erstenEinspeichern eines Datensatzes vergebene ID Nummer, so
dass durchaus mehrere Eintrge mit gleicher oder hnlicherIdentifizierung vorhanden sein knnen. Daher sollte gerade derVergabe dieser identifizierenden Daten groe Aufmerksamkeitgeschenkt werden.
Neben der Sortierung der Eintrge nach Bezeichnung odernach Werkstoff-Nummer und dem Umschalten zwischen dereigenen Auswahl und dem Gesamtbestand im mittleren Teildes Fensters knnen beide Auswahllisten ber die Checkboxenaus Werkstoffgruppekonfiguriert werden.
Zu beachten ist, dass den grau hinterlegten, inaktivenWerkstoffgruppen bisher keine Werkstoffdefinitionenzugeordnet worden sind. Erst wenn hierfr Eintrgevorgenommen wurden, sind diese Felder zugnglich. ber daslokale Men kann die getroffene Auswahl an anzuzeigendenWerkstoffgruppen auch abgespeichert werden.
Abgesehen von den Gruppen Importierte undWerkzeugwerkstoffe knnen die Bezeichnung der einzelnenGruppen ber den Menpunkt Einstellung ->Werstoffgruppenbezeichnungfrei vergeben werden, was zueiner besseren bersicht bei greren Datenbestndenbeitrgt.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 61
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Daten zur Identifizierung des Werkstoffes
Zur Identifizierung eines Werkstoffes stehen im oberen Teil desHauptfensters
folgende Felder
Werkstoff-Nummer
Variante
Norm/Standard
Bezeichnung des Werkstoffes
nach DINin den USAin Japan
Kommentarzur Eingabe von Daten zur Verfgung sowie die Listbox
Werkstoffgruppe
zur Zuordnung des Werkstoffes zu einer hinterlegtenWerkstoffgruppe.
Von diesen Feldern werden fr die Auswahlfenster folgendeAngaben verwendet:
Werkstoff-Nummer Variante
Bezeichnung des Werkstoffes
Werkstoffgruppe
Diese sind unter Beachtung der Hinweise zur Arbeit mit neuenWerkstoffen sorgfltig zu fllen. Es besteht auch dieMglichkeit, diese Angaben zunchst aus dem zugeordnetenAnalyse Werkstoff zu bernehmen und danachgegebenenfalls zu verndern.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 63
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Analysenspanne
Die chemische Zusammensetzung des Werkstoffes wird alsAnalysenspanne (min. max.) in numerischer Formausgegeben. Hier knnen alle mglichen Elemente verndertwerden, das heit, es knnen theoretisch vollkommen neueWerkstoffe komponiert werden. Hier ist es demwissenschaftlich-technischen Sachverstand des Benutzersberlassen, sinnvolle Eingaben vorzunehmen!
Zustzlich knnen die Angaben zu Schmelzpunkt, E-Modul,Querkontraktionszahl und Wrmeausdehnungskoeffizientbearbeitet und hinterlegt werden.
Wenn die chemischeZusammensetzung
des Werkstoffesgendert wird, sollte
das in dem FeldVariante vermerkt
werden, um diebersicht ber dieVariationen in der
chemischenZusammensetzung zu
behalten!
Nach dem ffnen dieses Fensters sind zunchst alle Edit-Felder inaktiv, das heit, es knnen keinerlei Eingaben
gemacht werden.Erst nach Bettigen des Buttons Bearbeitenwerden dieFelder verfgbar, das heit, es knnen jetzt Eingabenvorgenommen werden
Die vorher grau hinterlegten Felder sind in diesem Zustandwei hinterlegt und knnen jetzt verndert werden
Mit dem Button bernehmenknnen die relevanten Felderder Werkstoffbeschreibung in die entsprechenden Felder des
Hauptfensters bernommen werden.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 66
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Mittlere Analyse als Berechnungsdaten
Beim ersten Bettigen der Schaltflche mittlerewerden fr diein den Berechnungen
der Phasenumwandlung aus den hinterlegtenEntscheidungsbumen
der kritischen Umwandlungstemperaturen Ar1, Ar3
bentigten Elemente zunchst Mittelwerte aus der bereitsvorhandenen Analysenspanne berechnet.
Im damit geffneten Fenster werden (von oben nach unten)tabellarisch dargestellt:
die zuletzt hinterlegte, konkrete Analyse frBerechnungen, wie sie bei der Phasenumwandlung ber
Entscheidungsbume verwendet wird, die fr den Werkstoff definierte Analysenspanne
die fr alle andere Berechnungen verwendete mittlereAnalyse.
Die einzelnenEntscheidungsbume
besitzen eigeneGeltungsbereiche undsetzen abweichende
Elemente auf die
entsprechendeGrenzen
Neben dem Speichern der mittleren Analyse knnen dieneuen Angaben mit fr Berechnungen bernehmenauchals Ausgangsdaten fr die Berechnung der Phasenanteilenach Umwandlung und der daraus resultierenden Hrte ber
die zugeordneten Entscheidungsbume eingesetzt werden.
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Als Funktion der Umformtemperatur
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 72
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ber den neben dem Eingabefeld fr den Korrekturfaktorangeordneten (im Bildausschnitt nicht sichtbaren) ButtonFaktor speichernkann dieser Korrekturfaktor mit dergewhlten Werkstoff Definition verknpft werden. Dabei wirdin der Datenbank nur der vernderte Faktor gespeichert, die mitdiesem Faktor errechneten Datenstze werden erst beimExport nach MSC.SuperForm generiert.
Die aktuelle Achsenskalierungkann durch die Eingabenumerischer Werte in die entsprechenden Felder nach
Belieben verndert werden, z. B. um vergleichbare Ausdruckeder Fliekurvengrafiken zu erhalten. Diese nderung gilt nur frden Moment der Anzeige. Nach dem Schlieen sind dieeingegebenen nderungen an der Skalierung hinfllig.
Darber hinaus wird der Anwendungsbereich der Fliekurve imVergleich zu den vorliegenden Messwerten dargestellt.
Bei zusammengesetzten Fliekurven (Kombination aus Kalt-und Warmfliekurven) wird der gemeinsame, sichberlappende Geltungsbereich fr Umformgrad undUmformgeschwindigkeit gezeigt.
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Pflege der Fliekurvendaten
ber die Schaltflche Parameterneben der Fliekurven-Listbox des Hauptfensters knnen die selbsteingegebenenFliekurvendaten gepflegt werden, also die hinterlegtenParameter bzw. die Fliekurventabelle angezeigt und nachDrcken der Schaltflchendernauch bearbeitet undabgespeichert werden.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 78
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Pflege der Eigenschaftsdaten
Die Pflege der wrmephysikalischen Daten erfolgt ber dieSchaltflche Eingabedes Hauptfensters neben derentsprechenden Listbox. Ist dabei in der Listbox derWerkstoffeingenschaften ein Originaldatensatz ausgewhltworden, erscheint zunchst der Hinweis, dass ein vorhandenerOriginaldatensatz nicht gendert werden kann. Wenngewnscht, wird zur Bearbeitung eine Kopie des gewhltenDatensatzes erzeugt.
Bitte beachten Sie,dass der von Ihnen
generierte Werkstoffeindeutig
gekennzeichnet wird,um Verwechselungen
zu vermeiden
Ansonsten werden die vorhandenen Daten eingelesen und imFenster dargestellt.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 83
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Die einzugebende bzw. zu bearbeitende Werkstoffeigenschaftwird in der linken Fensterhlfte ausgewhlt. Jetzt knnen dieneuen Daten in den entsprechenden Zeilen eingegebenwerden. ber die Tabellennavigationsleiste kann zu den
einzelnen Zeilen gewechselt (Pfeile), die gewhlten gelscht (-)oder neue eingefgt (+) werden. Mit Speichern wird der neuerstellte bzw. genderte Eigenschafts Datensatz nun in dieDatenbank zurckgeschrieben.
Sind Daten einer Eigenschaft gendert worden und wird in derlinken Fensterhlfte zu einer anderen Eigenschaft gewechselt,erfolgt nachfolgende Warnung
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 84
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Darber hinaus kann einer der Parameter (hier c2) zustzlichnach der Ausgangskorngre D0 unterteilt sein. In diesenFllen wird fr diesen Parameter eine zustzliche Tabelleeingeblendet, in die auch die Bereichsgrenze eingetragen wird.
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Diese Werte beschreiben einerseits die Randbedingungen derbei der Modellerstellung durchgefhrten Untersuchungen und
werden als Grenzen in den Grafiken genutzt.
Andererseits werden die Berechnungen in der FEM-Simulation nur innerhalb der hier als Anwendungsbereichfestgelegten Temperaturgrenzen durchgefhrt.Daher mussals untere Temperaturgrenze eigentlich die Starttemperatur derAustenit Umwandlung verwendet werden. Da diese jedochsowohl von der konkreten Analyse, als auch von den konkretenUmform- und Abkhlbedingungen abhngig ist, sollte derenGrenordnung mit Hilfe des SchaltfeldesAR1/AR3vomHauptfenster aus berprft werden.
Bei der Modellerstellung lassen sich nicht immer alleexperimentell gewonnenen Daten durch einen gemeinsamenGeltungsbereich ausreichend genau mathematischbeschreiben. Daher knnen fr einzelne Koeffizienten bzw.Koeffizientengruppen zustzliche Unterteilungen desTemperaturbereiches in zwei (Aktivierungsenergien) oder indrei Teilbereiche vorgenommen werden. In verschiedenenFllen ist es sogar notwendig, weitere Teilbereiche bezglicheines zweiten Parameters (Umformgrad, Ausgangskorngre)definieren zu knnen. Daher werden die hier vorgegebenenBereiche auch zur Plausibilitts- und Vollstndigkeitskontrolleverwendet.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 103
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In Gl 3 wird die Ausgangskorngre D0 anders bercksichtigt.Daher ist in diesem Fall keine Unterteilung des Koeffizienten g3
nach D0 mglich. Dafr muss fr alle Temperaturbereiche derKoeffizient g31 ermittelt und eingegeben werden.
Da statische Prozesse erst nach einer Inkubationszeit begin-nen, die experimentell kaum zu bestimmen ist, wird hufig dieZeit als Inkubationszeit verwendet, die fr 5 % statisch rekristal-lisierten Anteil bentigt wird. Sie wird mit Hilfe des Koeffizientenb1 aus der Zeit fr 50 % statischen Anteil ermittelt.
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Mittlere rekristallisierte Korngre
Aus der Ausgangskorngre und den berechneten Korngrenfr dynamische und statische Rekristallisation wird ber dieWichtung der rekristallisierten Anteile die sich ergebene mittlererekristallisierte Korngre berechnet. Sie stellt dann denAusgangswert fr nachfolgende Berechnungen dar, zu denendie Prfung auf eventuell noch stattfindenden Kornwachstumgehhrt.
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Abkhl (Schwei) ZTU Isothermes ZTU
Kontinuierliches ZTU Umform ZTU
Infolge des hohen Aufwandes bei ihrer Erstellung sind fr diemeisten Werkstoffe, wenn berhaupt, nur isotherme undkontinuierliche Schaubilder fr ausgewhlteAustenitisierungstemperaturen verfgbar. Dabei knnen auskontinuierlichen Schaubildern Aussagen ber die zuerwartenden Bestandteile des Werkstoffgefges gewonnenwerden.
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Erweiterungen in MatILDa Transformation
In MatILDa Transformation (MBAtrans) wird diese visuelleAbschtzung durch eine mathematische Berechnung derGefgeanteile und der zu erwartenden Hrte auf der Basisdigitalisierter ZTU Schaubilder ersetzt. Zu diesem Zweckmssen die dafr bentigten Ausgangsangaben aus den zuverwendenden kontinuierlichen ZTU Diagrammen ebenfallsdigitalisiert werden.
Dies ist mit Hilfe des Tools ztuReadermglich, der Bestandteildieser MatILDa advancedVersion ist. Nach Abspeichern inder Datenbank und der Auswahl dieses ZTU Bildes in derListbox wird das digitalisierte Schaubild mit den Informationen
zu Gefgeanteilen entlang einzelner Abkhlkurven und dendazugehrigen Hrten gezeigt.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 122
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Diese diffusionsgesteuerten Prozesse der Gefgeumwandlung(bei Sthlen der Umwandlung des Austenits in andere Phasen)sind sehr stark von der Vorgeschichte des Werkstoffesabhngig, wie bereits beim Vergleich der kontinuierlichen ZTUDiagramme fr den selben Werkstoff, aber bei unterschied-lichen Austenitisierungstemperaturen (statt 1050 C im oberenBeispiel jetzt nur 860 C) sichtbar wird.
Eine Berechnung unter gleichen Abkhlbedingungen ergibtjetzt ein vollkommen anderes Gefge (bainitisch perlitisch mit19 % Martensit und 2 % Restaustenit) und als Folge desseneine wesentlich geringere Hrte von 463 HV.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 124
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Entscheidungsbume fr Phasenumwandlungen
Ein Nachteil der ZTU- Schaubilder besteht darin, dass diehieraus ablesbaren Gefgeanteile und Hrten jeweils nur frdie angegebenen Bedingungen (konkrete chem. Analyse,Austenitisierungstemperatur und zeit usw.) gelten, unterdenen dass jeweilige ZTU Schaubild aufgenommen wurde.
Deshalb wurde fr MatILDa Transformationauf derGrundlage einer umfangreichen ZTU- Datenauswertung mitHilfe von Entscheidungsbumen
die Mglichkeit geschaffen, an Hand der chemischen Analyseund der Austenitisierungstemperatur die sich bei der Abkhlungaus der Umformhitze einstellenden Gefgemengenanteile unddie Hrte fr ausgewhlte Stahlgruppen zu bestimmen.
Gegenwrtig sind Entscheidungsbume fr folgende
Stahlgruppen implementiert:
Sondertiefziehgten (IF-Sthle)
unlegierte Qualittssthle mit C < 0,23 %
unlegierte Qualittssthle mit C >= 0,23 %
hherfeste (mikrolegierte) Bausthle
Rhrensthle
legierte CrMn-Sthle mit Mo < 0,8 %
legierte Sthle der Gruppe 1.70xx 1.71xx CrMnMo-Sthle der Gruppe 1.72xx
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 126
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Die Zuordnung des zu verwendenden Entscheidungsbaumeszu einem virtuellen Werkstoff erfolgt ber die Schaltflche
Zuordnenim Hauptfenster.
Dadurch wird nachfolgendes Dialogfenster geffnet.
In der linken oberen Fensterhlfte sind die Materialkomplexeangegeben, zu denen Entscheidungsbume vorhanden sind.Hier kann durch Anklicken der gewnschte Komplexausgewhlt werden.
Oben in der Fenstermitte werden unter Parameter dienotwendigen Eingangsgren:
die Austenitisierungstemperatur (C)
die konkrete chemische Zusammensetzung
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 127
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In diesem Fall werden beim Export anstelle der ZTU basiertenDaten die aufbereiteten Parameter des gewhltenEntscheidungsbaums an das FEM Programm bertragen unddann dort auch verwendet. Soll dies nicht erfolgen, mussdieses Checkbox deaktiviert werden. Die getroffene Zuordnungbleibt dennoch erhalten und kann ggf. wieder aktiviert werden.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 129
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Berechnung kritischer Umwandlungstemperaturen
Fr die Festlegung oder berprfung von Temperaturgrenzen,in denen bestimmte Modelle angewendet werden sollen oderknnen, ist die Kenntnis wichtiger Umwandlungspunkteerforderlich. Diese sind, wie bei Sthlen die Umwandlung desAustenits in andere Gefgebestandteile, sowohl von denkonkreten Abkhlbedingungen, als auch von der eigentlichenAustenitisierungstemperatur und der konkreten chemischenZusammensetzung abhngig.
Mit der SchaltflcheAR1/AR3im Hauptfenster ist MatILDa umdie Darstellung dieses Zusammenhangs von konkreter Analyseund Umwandlungspunkten fr Sthle erweitert worden.
Im oberen Teil dieses Fensters erfolgt links die grafischeDarstellung des Einflusses der Analyse, derAustenitisierungstemperatur und der Abkhlgeschwindigkeit alst8/5-Zeit, also der Zeit, in der das betrachtete Volumenelementvon 800 C auf 500 C abkhlt.
Unterhalb der Grafik befinden sich die Listbox zur Auswahl desParameters fr die X Achse und zwei Editierfelder zurEingabe der Austenitisierungstemperatur und der t8/5-Zeit.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 130
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Gegenstand der Weiterentwicklung
MatILDa als Material Information Link and Database Serviceunterliegt der stndigen Weiterentwicklung. Dies betriffteinerseits die stndige Erweiterung und Verbesserung desDatenbestandes. Dazu gehrt die Aufnahme weitererWerkstoffeigenschaften in das Datenbanksystem, wie dieKoeffizienten fr das Schdigungsmodell nach Lamaire, dieVolumennderungen durch Phasenumwandlungen beiErwrmung bzw. Abkhlung und vor allem die Aufnahme vonspezifischen, fr Werkzeugwerkstoffe notwendigen
Eigenschaften.
Andererseits wird die Funktionalitt durch die Implementierungweiterer Berechnungsmglichkeiten verbessert. EineZielstellung besteht dabei darin, die jetzt mgliche Berechnungder Phasenmengenanteile in Kopplung mit derAustenitkorngre zur Vorhersage der mechanischenEigenschaften (Hrte, Streckgrenze, Zugfestigkeit) zu nutzen.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 132
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Hinweise zur Arbeit mit neuen WerkstoffenDas Grundanliegen des Programmpaketes ist, wie in derEinleitung bereits dargelegt, virtuelle Werkstoffe zu simulieren,die entweder durch die Variation der Parameter einesbestehenden Werkstoffes oder durch die Kombination dereinzelnen Bestandteile vllig unterschiedlicher Werkstoffe,mglicherweise sogar aus unterschiedlichen Werkstoffgruppen,entstehen.
Beispielsweise wre es mglich, einen Werkstoff zu erzeugen,der die chemische Zusammensetzung vom Stahl St 37-2 mitden Fliekurvendaten eines C 45 und denwrmephysikalischen Daten eines Kupferwerkstoffes verbindetund zudem (ber das Gefgemodell) dasRekristallisationsverhalten eines Inconels aufweist und dessenPhasenumwandlung analog zum 20 NiMoCr 6.5 abluft.
Bei der KombinationunterschiedlicherWerkstoffparameter
ist es dem sachlichenund
ingenieurtechnischenVerstand desAnwenders
berlassen, zulssigeKombinationen undVarianten zu bilden.
Inwieweit erstellte Kombinationen sinnvoll sind, bleibt demSachverstand des Anwenders berlassen und kann vomSoftwarehersteller nicht beeinflusst, geschweige
kontrolliert werden!
Die Kennzeichnung der einzelnen, ber die Listboxenzusammengestellten Werkstoffe erfolgt ber die Werkstoff-Nummer nach DIN und die dazugehrige Bezeichnung, ergnztdurch 6 Zeichen zur weiteren Unterscheidung. Sie wird aus dendrei entsprechenden Feldern des Hauptfensters (Werkstoff-Nummer Bezeichnung Variante) gebildet.
Obwohl das Merkmal Variante auf sechs Zeichen begrenzt ist,sollte es zur inhaltlichen Kennzeichnung verwendet werden.Bei den enthaltenen Datenstzen ist daher der Eintrag in dasFeld Variante nach folgender Syntax gebildet worden:
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 133
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Kennzeichnung der zugeordneten Fliekurve mitfolgenden Krzeln:
k Kaltfliekurve,in der Regel bei Raumtemperatur beginnend
w Warmfliekurveoberhalb des Rekristallisationspunktes
g Kalt- und Warmfliekurvehw Fliekurve fr halbwarme Umformung
oberhalb der Raum-, aber unterhalb derRekristallisationstemperatur
Kennzeichnung des Werkstoffzustandes:b beruhigtg geglhtng normalgeglhtph presshartu unberuhigtvg vakuumgeglhtwg weichgeglhtwh walzhart
Kennzeichnung fr Analyseunterschiede:
o Werkstoffzusammensetzung an der oberen Grenzeu Werkstoffzusammensetzung an der unteren Grenze
getrennt durch Unterstriche.
Die richtige Zuordnung des erstellten (virtuellen) Werkstoffes zueiner der definierten Werkstoffgruppen ist fr sein Finden inallen Auswahlfenstern erforderlich.
MatILDa Benutzerhandbuch Bedienung des Programms 134
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Integration in MSC.SuperForm
Grundstzliches zur Bedienung von MatILDa aus
MSC.SuperForm
Die in MatILDa enthaltenen Materialien mssen, damit sie frdie Analyse durch MSC.SuperForm interpretierbar werden, ineinem entsprechenden Format vorliegen, d.h. ein MatILDa-Material kann erst verwendet werden, wenn es der Anwenderdurch Exportieren fr MSC.SuperForm zugnglich gemachthat. Dieser zustzliche Schritt ist erforderlich, da MatILDa eineeigenstndige und allgemein gltige Software ist.
Im Folgenden wird die Reihenfolge der Vorgehensweisechronologisch erlutert von der Selektion des Materials berdas Exportieren und Einlesen in MSC.SuperForm.
MatILDa Benutzerhandbuch Integration in MSC.SuperForm 135
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Programmstart aus MSC.SuperFormAus dem MSC.SuperForm Hauptmen wird das Men fr dieMaterialeigenschaftenaufgerufen.
ber die Mengruppe MATILDA-DATENBANK
wird direkt auf die in MatILDa gespeicherten Materialdatenzugegriffen. So kann ber die Schaltflche Lesen
mit einem Dateibrowser in das MatILDa Exportverzeichnisgewechselt und von dort die gewnschte Werkstoffdefinition
ber die Dateibezeichnung, die aus Werkstoff-Nummer Bezeichnung#Variante.gmt gebildet wurde, ausgewhlt und inMSC.SuperForm eingelesen werden.
Danach muss der gewhlte Dateiname als Materialnameeingetragen sein.
MatILDa Benutzerhandbuch Integration in MSC.SuperForm 136
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Dann kann diese Werkstoffdefinition berAnsicht
in MatILDa geffnet werden, um die Werkstoffdefinition, alsodie Zuordnung der einzelnen Parameterstze zu berprfen.
Andererseits besteht ber die Schaltflche Vorschau
die Mglichkeit, MatILDa direkt von MSC.SuperForm ausaufzurufen und vorhandene Materialdefinitionen zu betrachtenoder neue anzulegen. Dabei wird zunchst die MatILDa Werkstoffauswahl geffnet, in dem der Anwender entwederWerkstoffe aus der eigenen Auswahl oder aus dem
Gesamtbestand selektieren bzw. mit Neueine neueWerkstoffdefinition anlegen kann.
MatILDa Benutzerhandbuch Integration in MSC.SuperForm 137
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ber Whlenwird das blau unterlegte Material der MatILDa-Datenbank ausgewhlt und das MatILDa-Hauptfenster mit denEintrgen des selektierten Materials geffnet. Von hier auskann das Material exportiert und damit der Analyse durchMSC.SuperForm zugnglich gemacht werden.
MatILDa Benutzerhandbuch Integration in MSC.SuperForm 138
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Exportieren von MaterialienBevor ein Material fr die Berechnung in MSC.SuperForm zurVerfgung steht, muss es von MatILDa exportiert werden. Aufsmtliche exportierten Materialien kann ber Lesenin derSuperForm-Oberflche direkt zugegriffen werden.
Das in der MatILDa-Oberflche aktive Material wird exportiertber den Menpunkt MATERIAL -> Exportierenoder ber dieSchaltflche
.
Die exportierten Dateien werden als *.gmt Dateien in dem
Verzeichnis abgelegt, das ber den Menpunkt Einstellungen-> Pfade fr Exportfestgelegt wurde. Standardmig ist dies..\matilda\GMTMatData\. Sie stehen erst damit der Analyse mitSuperForm zur Verfgung.
Es kann selbstverstndlich auch ein Material, dessenFliekurven um einen Faktor verschoben wurden und das untereinem neuen Namen gespeichert wurde, exportiert werden.Damit hat der SuperForm Anwender die Mglichkeit, aufeinfache Weise mit Fliekurven zu rechnen, die um einenFaktor verndert wurden und diese Materialien unter einemanderen Namen im Datenbestand abzulegen.
MatILDa Benutzerhandbuch Integration in MSC.SuperForm 139
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Einlesen von MaterialienDie Materialien knnen direkt eingelesen werden, d.h. dassonst bliche Material Neu entfllt mit dem Einlesen einesMaterials aus der MatILDa-Datenbank. Einlesen vonMaterialien ber MATERIALEIGENSCHAFTEN MATILDADATENBANK LESEN.
Geffnet wird das SuperForm-Men zur Selektion vonMatILDa-Materialien:
Auswhlen eines Materials und mit OKbesttigen erfolgt wiegewohnt.
In der hier angezeigten Materialliste werden nur die vomAnwender exportierten Materialien angeboten.
Das dann eingelesene und aktive Material (der Materialnamemuss oben im MATERIALEIGENSCHAFTEN Menerscheinen) kann mit MatILDa anschlieend wieder visualisiertwerden.
MatILDa Benutzerhandbuch Integration in MSC.SuperForm 140
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Die Visualisierung des aktivierten Materials erfolgt berANSICHT, wodurch das MatILDa-Hauptfenster erscheint.
MatILDa Benutzerhandbuch Integration in MSC.SuperForm 141
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Gefgemodell
Glossar Beinhaltet die Berechnung derdynamisch und/oder statisch
ablaufenden Rekristallisationsprozessezur Ermittlung der mittleren Korngre.
Gefgeumwandlung
Vernderung der Phasenanteile imWerkstoff bei Erwrmung oderAbkhlung.Abkhl ZTU
ZTU aus realen Abkhlprozessen, wie
sie z. B. bei der thermischen Belastungdurch Schweivorgnge auftreten.Letztere werden hufig als Schwei-ZTU bezeichnet.
Gesamtbestand
Alle in der MatILDa enthaltenenWerkstoff-Kombinationen.
Isothermes ZTUAuswahlfenster
eigentlich: Zeit Temperatur Umwandlungsschaubild frisothermisches Umwandeln.Kurvenschar im halblogarithmischenZeit-Temperatur-Koordinatensystem,die fr jede Isotherme den Beginn bzw.das Ende der Austenitumwandlungbeschreibt.Im allgemeinen ist zustzlich die Kurveeingetragen, die den Punkten einer 50prozentigen Umwandlung entspricht.Angaben ber dieUmwandlungsgefge und ihre Hrteknnen ebenfalls enthalten sein.
Separates Fenster zur Auswahl des zubearbeitenden, zu exportierenden oderzu lschenden Werkstoff-Datensatzes(virtueller Werkstoff).
Bezeichnung
Frei vergebbarer Name zur Benennungdes Datensatzes als Bestandteil derentsprechenden Listen bzw. Listboxenzur Auswahl von Datenstzen. In derRegel werden hier die Kurznamennach DIN oder nach EN verwendet.
Chemische Analyse Kontinuierliches ZTU
Beschreibung der chemischenZusammensetzung des Werkstoffs inGew.-% als von ... bis Spanne.
eigentlich: Zeit Temperatur Umwandlungsschaubild frkontinuierliches Abkhlen.Kurvenschar im halblogarithmischenZeit-Temperatur-Koordinatensystem,die fr jeden Abkhlverlauf Beginn undEnde der Austenitumwandlungbeschreibt.Darber hinaus sind Angaben ber die
Umwandlungsgefge und ihrejeweiligen Anteile enthalten. In derRegel wird fr jede Abkhlkurve auch
Eigene Auswahl
In die eigene Auswahl werdenautomatisch alle bereits selektiertenWerkstoff-Datenstze bernommen.
MatILDa Benutzerhandbuch Glossar 142
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die bei Raumtemperatur gemesseneHrte angegeben.
MatILDa Approximation
Ergnzung fr MatILDa zurVerwaltung, Visualisierung undApproximation von Fliekurven ausMesswerten.
MatILDa Gefge
Erweiterte Version zur Berechnung derGefgeausbildung infolge der
Rekristallisationsvorgnge whrendund nach der Umformung (Berechnungder mittleren Korngre).
MatILDa Transformation
Erweiterte Version zur Berechnung derGefgeumwandlung in Sthlenwhrend der Abkhlung anhand dermit dem zum Modul gehrendenztuReader digitalisierten ZTU-Schaubilder.
MatILDa basic
Grundversion von MatILDa mitchemischer Analyse, Fliekurven undwrmephysikalischen Eigenschaftenals Werkstoffbeschreibung.
Rekristallisation
Mit Entfestigung verbundeneNeubildung plastisch verformterKristalle durch Wrmebehandlungoberhalb derRekristallisationstemperatur. Sie findetalso gleichzeitig mit derWarmumformung oder beim Glhenkaltverformten Metalls statt.
Rekristallisationstemperatur
Temperaturpunkt, oberhalb dessen dieRekristallisation stattfindet. Bei hohen
Umformgraden liegt sie, je nachWerkstoff, bei 0,32 0,43 derabsoluten Schmelztemperatur.
Umform ZTU
Kontinuierliches ZTU, aufgenommenunter definierten Umformbedingungen(meist mit konstantem Umformgrad).
Variante
Krzel mit 6 Zeichen zurUnterscheidung von Datenstzen mit
gleicher Werkstoff-Nummer undBezeichnung
Virtueller Werkstoff
Bezeichnung fr den Werkstoff Datensatz in seiner Gesamtheit ausden Daten zu seiner Identifizierung undden ber Listboxen zugeordnetenEigenschaften (Analyse, Fliekurve,Stoffkennwerte, Gefgeparameter,ZTU-Schaubild) fr die FEM-Simulationsberechnung.
Werkstoff Datensatz
Gesamtheit der Daten und Angaben zueinem Werkstoff fr die Verwendung inFEM-Simulationsberechnungen.
Werkstoffgruppe
Zur besseren berschaubarkeit desDatenbestandes knnen die erstelltenWerkstoff - Datenstzen einer der 10nachfolgenden Werkstoffgruppenzugeordnet werden:- Aluminiumlegierungen- Hochschmelzende Legierungen- Kupferlegierungen- Magnesiumlegierungen- Nickel- und Kobaltlegierungen- Niedrigschmelzende Legierungen- Sthle, kalt- Sthle, warm
MatILDa Benutzerhandbuch Glossar 143
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