Das mechanische Verhalten von Ingenieurmaterialien wird durch ihre heterogene Mikrostruktur beeinflusst. Auf Grund großer Längenskalenunterschiede ist es meistens nicht möglich diesen Einfluss in Bauteilsimulationen explizit zu erfassen. Daher kommen Multiskalen-Ansätze in der Materialmodellierung zum Einsatz. Die heterogene Mikrostruktur wird auf einer kleinen Längenskala explizit modelliert (innerhalb sogenannter Repräsentativer Volumenelemente) und mit Hilfe numerischer Homogenisierung wird ihr Einfluss auf das makroskopische Materialverhalten in gemittelter Form bestimmt.
Projects:
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
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Dieser Antrag befasst sich mit einem gekoppelten Quantenmechanik (QM) - Kontinuumsmechanik (KM) - Ansatz zur Analyse elektro-elastischer Probleme. Trotz der Anstrengungen, die bereits unternommen wurden um die verschiedenen Modelle zur Beschreibung des Verhaltens von Materie zusammenzuführen, gibt es noch offene Fragen, die weiterer Klärung bedürfen. Zunächst gilt es einen effizienten, auf Finiten Elementen (FE) basierenden Lösungsansatz für die Kohn-Sham (KS) Gleic…
Funding source: EU - 7. RP / Cooperation / Verbundprojekt (CP)
Acronym: NanoModel
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Funding source: EU - 7. RP / Ideas / ERC Advanced Investigator Grant (AdG)
Acronym: MOCOPOLY
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MOCOPOLY is a careful revision of an AdG2010-proposal that was evaluated above the quality threshold in steps1&2. In the meantime the applicant has made further considerable progress related to the topics of MOCOPOLY. Magneto-sensitive polymers (elastomers) are novel smart materials composed of a rubber-like matrix filled with magneto-active particles. The non-linear elastic characteristics of the matrix combined with the magnetic properties of the particles allow these compounds to deform d…
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Klassische kontinuierliche Ansätze berücksichtigen die besondere atomare oder molekulare Struktur von Materialien nicht explizit. Somit sind sie für die korrekte Beschreibung hochgradig multiskaliger Phänomene wie beispielsweise Rissausbreitung oder Interphaseneffekte in Polymerwerkstoffen nicht gut geeignet. Um die atomare Auflösungsebene zu integrieren, wurde die „Capriccio“-Methode als eine neuartige Multiskalentechnik entwickelt. Sie wird z.B. für die Untersuchung des Einflusses nanoskaliger…
Project leader:
Aussagefähige Bauteilsimulationen erfordern eine quantitativ exakte Kenntnis der Materialeigenschaften. Dabei sind klassische Charakterisierungsmethodenteilweise aufwendig, in der Variation und Kontrolle der Umgebungsbedingungen anspruchsvoll oder in der räumlichen Auflösung begrenzt. Das Projekt beschäftigt sichdeshalb mit der Ertüchtigung hochauflösender Meßmethoden wie Nanoindentation oder Rastkraftmikroskopie und der komplementierenden Entwicklung numerisc…
Funding source: DFG - Sonderforschungsbereiche
Acronym: SFB 814 (C5)
Project leader: ,
Ziel dieses Teilprojekts ist es, aufbauend auf den bisherigen Erkenntnissen der Teilprojekte B4 und C5 den Einfluss der Bauteilränder auf die resultierende Material/Bauteil-Mesostruktur für pulver- und strahlbasierte additive Fertigungsverfahren von Metallen zu berücksichtigen und die daraus folgenden meso- und makroskopischen mechanischen Eigenschaften modellbasiert zu bestimmen. Das mechanische Verhalten dieser Mesostrukturen und der Einfluss deren unvermeidbarer fertigungsbasierter geometrisc…
Funding source: DFG / Graduiertenkolleg (GRK)
Acronym: GRK2423 - P10
Project leader: ,
In a continuum the tendency of pre-existing cracks to propagate through the ambient material is assessed based on the established concept of configurational forces. In practise crack propagation is however prominently affected by the presence and properties of either surfaces and/or interfaces in the material. Here materials exposed to various surface treatments are mentioned, whereby effects of surface tension and crack extension can compete. Likewise, surface tension in inclusion-matrix interf…
Funding source: DFG / Graduiertenkolleg (GRK)
Acronym: GRK2423 - P8
Project leader: ,
The mechanical properties and the fracture toughness of polymers can be increased by adding silica nanoparticles. This increase is mainly caused by the development of localized shear bands, initiated by the stress concentrations due to the silica particles. Other mechanisms responsible for the observed toughening are debonding of the particles and void growth in the matrix material. The particular mechanisms depend strongly on the structure and chemistry of the polymers and will be analysed for…
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Project leader:
Kunststoffe spielen in Ingenieuranwendungen eine wichtige Rolle, wobei sie neue Möglichkeiten zur gezielten Einstellung von Materialeigenschaften bieten. Sie bestehen aus langkettigen Polymeren und bieten, zusammen mit z.B. Füllstoffen, ein enormes Potential für maßgeschneiderte Eigenschaften. Moderne Verfahren erlauben es, Füllstoffpartikel mit typischen Abmessungen von einigen Nanometern herzustellen und in Polymeren zu dispergieren. Selbst bei geringem Volumenanteil können diese sog. Nanofüll…
Funding source: DFG / Graduiertenkolleg (GRK)
Acronym: GRK2423 - P6
Project leader: ,
Nanocomposites have great potential for various applications since their properties may be tailored to particular needs. One of the most challenging fields of research is the investigation of mechanisms in nanocomposites which improve for instance the fracture toughness even at very low filler contents. Several failure processes may occur like crack pinning, bi-furcation, deflections, and separations. Since the nanofiller size is comparable to the typical dimensions of the monomers of the polyme…
Funding source: DFG / Graduiertenkolleg (GRK)
Acronym: GRK2423 - P12
Project leader: , ,
Fracture is an inherently multiscale process in which processes at all length- and timescales can contribute to the dissipation of energy and thus determine the fracture toughness. While the individual processes can be studied by specifically adapted simulation methods, the interplay between these processes can only be studied by using concurrent multiscale modelling methods. While such methods already exist for inorganic materials as metals or ceramics, no similar methods have been established…
Funding source: DFG / Graduiertenkolleg (GRK)
Acronym: GRK2423 - P5
Project leader: ,
Materials such as solid foams, highly-porous cohesive granulates, for aerogels possess a mode of failure not available to other solids. cracks may form and propagate even under compressive loads (‘anticracks’, ‘compaction bands’). This can lead to counter-intuitive modes of failure – for instance, brittle solid foams under compressive loading may deform in a quasi-plastic manner by gradual accumulation of damage (uncorrelated cell wall failure), but fail catastrophically under the same loading c…
Funding source: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Acronym: FRASCAL
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Funding source: DFG / Graduiertenkolleg (GRK)
Acronym: GRK2423 - P11
Project leader: ,
In previous works, the dependence of failure mechanisms in composite materials like debonding of the matrix-fibre interface or fibre breakage have been discussed. The underlying model was based on specific cohesive zone elements, whose macroscopic properties could be derived from DFT. It has been shown that the dissipated energy could be increased by appropriate choices of cohesive parameters of the interface as well as aspects of the fibre. However due to the numerical complexity of applied si…
Funding source: DFG-Einzelförderung / Emmy-Noether-Programm (EIN-ENP)
Acronym: BRAINIACS
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Das Ziel diesesForschungsvorhabens ist es, mikromechanische Modelle für Gehirngewebe zuentwickeln, die es ermöglichen, Krankheiten früher zu diagnostizieren undBehandlungsmethoden zu optimieren. Zunächst wird das mechanische Verhalten vonGehirngewebe mithilfe innovativer Testmethoden über mehrere Zeit- undLängenskalen hinweg untersucht. Hierbei wird auch die Mikrostruktur getesteterProben analysiert – unter Berücksichtigung zellulärer, aber auchextrazellulärer Komponenten - um das komplexe Zusam…
Project leader:
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In diesem Projekt sollen Biopolymer-Hydrogele hergestellt und mechanisch charakterisiert werden. Sie dienen als Ersatzmaterialien, um das hochkomplexe Verhalten weicher biologischer Gewebe zu verstehen und zu modellieren. Es wird ein Katalog für Ersatzmaterialien für verschiedene weiche Gewebe entstehen, der die spezifischen Charakteristiken ihrer mechanischen Antwort mit dem entsprechenden Modellierungsansatz in Verbindung bringt. Dieser Katalog könnte es in Zukunft wesentlich erleichtern, geei…