Parameteridentifiering för materialmodellen GISSMO hos DOCOL 1200M : En studie av brottsimulering för plåtar av höghållfast stål

In the automotive industry there is a conflict between the need for weight reduction in order to reduce the CO2 emissions and the need for high safety. It has led to the use of high strength steel instead of the traditional lightweight materials. The increased use of high strength steels in combination with that the shortened development time in the automotive industry has led to the need of improved predictions of the actual crash behavior well since a full scale crash test is both expensive and time consuming.The damage model GISSMO is used in such crashworthiness simulations. In the present thesis the high strength steel grade DOCOL 1200M, GISSMO damage model has a number of parameters and curves that defines when necking and failure occurs, those have to be found. GISSMO is a phenomenological damage mechanics model which is based on experiments and does not consider voids and cracks thus it is only reliable to similar load cases as analyzed in the experiments. The different load cases are represented by the triaxiality which is the ratio between the mean stress and the von Mises stress.To find the parameters a number of test specimens were manufactured and tested in uniaxial tension then a FEM model was designed and the force displacement curve achieved from the simulation was mapped to match the experimentally achieved curve. The parameters were changed by the software LS-OPT® in order to increase the match. A metamodel-based optimization was run to find the curves and parameters with feedforward neural-networks and space filling point selection.The result shows that GISSMO has the potential to predict the failure behavior well, when the different specimens are optimized individually the match is good for all cases and when the simulation is examined the necking and localization of deformation is clearly seen. When the specimens are optimized together the match is not as good as the individual match.In order to improve the results more precise force displacement curves from the experiments would be of interest, for example load cells and optical measurments/strain gages could have been used to get the local displacement and the local stress and stress state. To make the model more reliable pure shear tests and compression tests could be used in future work. Running the optimizations for more iterations may also improve the result.I bilindustrin finns en konflikt mellan viljan att minska vikten för att ge ett lägre CO2-utsläpp och kravet på god krocksäkerhet, detta har lett till att höghållfasta stål används istället för de traditionella lättviktsmaterialen. Användningen av höghållfasta stål i kombination med att utvecklingstiden i bilindustrin har minskat måste krocksimuleringarna förutsäga krockbeteendet bra då ett fullskaligt krocktest både är dyrt och tidskrävande.Skademodellen GISSMO har undersökts för att användas med DOCOL 1200M, GISSMO skademodell har ett antal parametrar och kurvor som definierar när instabilitet och brott uppstår, dessa måste fastställas. GISSMO är en fenomenbaserad skademodell som är baserad på experiment och tar därför inte hänsyn till inneslutningar eller sprickor och är därför bara pålitlig för liknande spänningsfall som de som analyserades i experimenten. De olika spänningsfallen är representerade av triaxialiteten som är kvoten mellan medelspänningen och von Mises spänningen.För att hitta parametrarna tillverkades och testadess ett antal provstavar i enaxligt dragprov sen skapades en FEM-modell och kraft-förskjutningskurvan som erhålls från simuleringen mappas för att matcha kraft-förskjutningskurvan som erhållits från dragprovet. Parametrarna ändrades av mjukvaran LS-OPT® för att öka matchningen. En metamodel-baserad optimering utfördes för att hitta kurvorna och parametrarna med en feedforward neural-network och punkter jämnt fördelade över parameterrummet.Resultatet visar att GISSMO har potential att förutsäga brottbeteendet bra, när de olika provstavarna optimerades individuellt så är passningen god och när simuleringen undersöks ses tydligt midjebildning och lokalisering av deformationen. När provstavarna är optimerade tillsammans är passningen inte lika god som de individuella passningarna.För att förbättra resultaten skulle mer exakta kraft-förskjutningskurvor vara av värde, t.ex. lastceller och optisk mätning/trådtöjningsgivare kunde ha använts för att se den lokala förskjutningen och den lokala spänningen och spänningstillståndet. För att göra modellen mer pålitlig kan skjuvtester och kompressionstester användas i framtiden. Att låta optimeringen pågå i fler iterationer kan också förbättra resultatet