Drittmittelprojekt

LOEWE-Safer Materials -Teilprojekt C2: Beurteilung von Festigkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer mittels numerischer Methoden: mehrskalige schädigungsmechanische Ansätze


Zusammenfassung

Es wird ein Berechnungswerkzeug entwickelt, das Vorhersagen zur Anrissbildung und Schädigungsentwicklung bei thermomechanischer Beanspruchung ermöglicht und auf dem Konzept der Kontinuumsschädigungsmechanik basiert. Das Wachstum von Defekten wird auf mikroskopischen und mesoskopischen Ebenen beschrieben. Hier können, je nach Werkstoff, u. a. trans- und interkristalline Mikrorisse, Poren oder Einschlüsse eine Rolle spielen. Die numerischen Simulationen werden dann auf makroskopischer Ebene durchgeführt, wobei die Verknüpfung der Skalen durch Homogenisierungsansätze erfolgt. Anrisse liegen dort vor, wo das Wachstum von Mikrodefekten schließlich zu deren Koaleszenz führt. Die Abbildung von Mikro- und Mesostrukturen erfolgt in Zellmodellen, welche ein repräsentatives Volumenelement darstellen. Die Homogenisierung liefert dann, im Sinne einer Mittelung, effektive Materialkonstanten. In einfachen Fällen ist eine Mittelung analytisch möglich. Mikroriss- oder Porenwachstum wird dann durch Schädigungsvariablen beschrieben, die im Sinne der makroskopisch gültigen Konstitutivgleichung innere Variablen darstellen. Bei komplexeren Prozessen muss eine gekoppelte mehrskalige FEM-Simulation zur Bestimmung der effektiven lokalen Materialeigenschaften und deren Evolution erfolgen. In Verbindung mit anderen Teilprojekten werden relevante Mikrostrukturen und Schädigungsmechanismen identifiziert und in Zellmodellen abgebildet werden. Ein zentraler Punkt besteht in der Verknüpfung bruch- und schädigungsmechanischer Ansätze und der damit verbundenen Verbesserung von Vorhersagen zur Festigkeit und Zuverlässigkeit technischer Strukturen. 


Zuletzt aktualisiert 2019-24-09 um 10:43