Modellering av mekaniskt beteende av megagjutet aluminium
- Diarienummer
- ID24-0089
- Projektledare
- Ekh, Magnus
- Start- och slutdatum
- 250101-291231
- Beviljat belopp
- 3 250 000 kr
- Förvaltande organisation
- Chalmers University of Technology
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Det huvudmålet med detta industridoktorandprojekt är att utveckla materialmodeller för megagjutet aluminium som tar hänsyn till fysikaliska mekanismer och mikrostrukturella egenskaper. Dessa modeller kommer att förbättra prediktioner av statiskt, dynamiskt och utmattningsbeteende hos megagjutna komponenter, som stödjer simuleringsdrivna designprocesser inom fordonsindustrin. Projektet involverar parallella forskningsaktiviteter och samarbete mellan Chalmers tekniska högskola och Volvo Cars, inklusive ett parallellt postdocprojekt som fokuserar på materialkarakterisering. Experimentella analyser av mikrostrukturen hos gjutet aluminium kommer att genomföras, med fokus på kornmorfologi och defektdistribution. Huvudfokus i detta projekt är att utveckla modeller av mikrostrukturer som fångar spänning-töjning och brottbeteende. Data från virtuella och mekaniska tester kommer att stödja maskininlärning för utveckling av makroskopiska brottsmodeller som tar hänsyn till statistiska variationer och fleraxliga spänningstillstånd. Vid projektets slut är målet att ha utvecklat avancerade materialmodeller som fångar brottbeteende och mekanisk respons hos megagjutet aluminium. Dessa modeller kommer att integreras i Volvo Cars' CAE-verktyg för krock- och utmattningsanalys och valideras mot experiment. Detta kommer att öka robustheten i karossdesign och hjälpa Volvo Cars att utnyttja fördelarna med megagjutningsteknologi för högpresterande, kostnadseffektiv och miljövänlig produktion.
Populärvetenskaplig beskrivning
Det här projektet syftar till att utveckla nya modeller som kan användas för att simulera hur megagjutet aluminium deformeras och går sönder när det belastas. Eftersom gjutet aluminium ofta kan ha små defekter vilka kan påverka dess mekaniska beteende så behöver modellerna ta hänsyn till dessa små defekter. Simuleringarna med dessa modeller kan sedan användas till hur olika aluminiumdelar kommer att fungera vid belastning. Belastningen kan för Volvo Cars produkter komma från krock eller bara vanlig drift. Resultaten från detta projekt kommer att kunna användas för simuleringar vid produktdesignprocessen. Projektet innebär ett samarbete mellan Chalmers tekniska högskola och Volvo Cars. Det löper parallellt med ett annat forskningsprojekt som experimentellt undersöker materialets egenskaper. Bland annat kommer experiment göras för att studera aluminiumets mikrostruktur: hur ser den ut, var det finns defekter, hur påverkar defekterna materialets beteende. Fokus i detta projekt ligger på att utveckla modeller som tar hänsyn till mikrostrukturen och fysikaliska processer samt dess statistiska variation för att kunna beskriva hur materialet reagerar på belastning och så småningom brister. Data från simuleringar med dessa modeller kommer ligga till grund för förenklade modeller som planeras tas fram med hjälp av maskininlärning. Målet är att i slutet av projektet ha utvecklat materialmodeller som korrekt beskriver hur megagjutet aluminium beter sig. Dessa modeller ska integreras i Volvo Cars designprocess för krocksäkerhet och utmattning, och valideras mot verkliga experiment. Detta kommer att göra bilarnas karossdesign mer robust och hjälpa Volvo Cars att dra nytta av megagjutningsteknologi för att tillverka högpresterande, kostnadseffektiva och miljövänliga fordon.