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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Einflussgroessen auf den Elastizitaetsmodul von Staehlen fuer den Karosseriebau / Influences on the elastic modulus of car body steel

Im Automobilbau wird seit einigen Jahren nachdruecklich das Ziel verfolgt, moeglichst leichte Karosserien herzustellen. Aus diesem Grund werden in vielen Faellen die Blechdicken der einzelnen Karosseriebauteile reduziert. Die Tragfaehigkeit eines Bauteils haengt aber von der Festigkeit des verwendeten Werkstoffs, von der Blechdicke und von der Bauteilform ab. Deshalb wuerde durch den Einsatz von duenneren Blechen die Tragfaehigkeit der Karosserie herabgesetzt, wenn nicht gleichzeitig Staehle mit erhoehter Festigkeit verwendet wuerden. Infolgedessen haben sich in den letzten zehn Jahren die Liefermengen der hoeher-, hoch- und hoechstfesten Staehle verfuenffacht. In erster Naeherung hat sich der Elastizitaetsmodul der genannten modernen Staehle mit erhoehter Festigkeit im Vergleich zu klassischen weichen Tiefziehstaehlen zwar nicht geaendert. Im Automobilbau sollten aber die verwendeten Werkstoffe einen moeglichst grossen Elastizitaetsmodul besitzen. In einer im Jahr 2002 durchgefuehrten Literaturstudie wurden die Einflussgroessen auf den Elastizitaetsmodul von Staehlen mit dem Ziel zusammengefasst, Moeglichkeiten zur gezielten Einstellung eines besonders hohen Elastizitaetsmoduls aufzuzeigen. Die Ergebnisse dieser Studie werden nachfolgend dargestellt. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: The elastic modulus of steels can be determined with static or dynamic measurement methods. The static elastic modulus is in many cases a result of tensile tests. In this case specimen elongation has to be measured very precisely since the elastic strains are very small. Measuring the resonant frequency is an important method to determine the dynamic elastic modulus. A correlation between the two moduli is given. With increasing temperature the elastic modulus of steels decreases progressively. Although the packing density of austenitic steels is higher, ferritic steels exhibit higher elastic moduli than austenitic steels at temperatures lower than the curie temperature. In contradiction to austenitic steels, ferritic steels show a ferromagnetic character at such temperatures. A coupling of the electron spin moments due to the ferromagnetic character is the reason for the higher elastic modulus of the ferritic steels. Carbon as an interstitial alloying element and most of the substitutional alloying elements decrease the elastic modulus with increasing alloying content. The elements Re, Co and Cr slightly increase the elastic modulus of steels. By affecting the steel's texture, the elastic modulus can be increased in a defined direction, but according to the analysed literature the highest elastic modulus measured has not exceeded 225 GPa yet. Furthermore, steels with a strong texture behave very anisotropic in their mechanical properties. By forming a steel, its elastic modulus decreases with the degree of strain. In case of subsequent heat treatment, the elastic modulus will recover. The former elastic modulus will not always be re-established again. Bake-hardening steels show an extended recovery of their elastic modulus when the forming process is followed by a heat treatment. As the bake-hardening effect will onset-during heat treatment, the steel's elastic modulus might reach higher values than before forming process steps. Most of the effects pointed out in the literature review are decreasing the elastic modulus of steels. It is important to find methods to reduce the scatter of the elastic moduli. In numerical simulations, the elastic modulus is often used as input data with a value of 210 GPa. The investigations described above have shown that in many cases the elastic modulus of steels is overestimated by this value. (A)

Language

  • German

Media Info

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01184966
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Oct 7 2010 11:49AM