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Mechanische Instabilitäten in molekularen, selbstähnlichen Srukturen höherer Ordnung - Modelle, Numerik, Simulationen

高阶分子、自相似结构中的机械不稳定性 - 模型、数值、模拟

基本信息

批准号：
163167053
负责人：
Professor Dr.-Ing. Jens Wackerfuß
金额：
--
依托单位：
Fachgebiet Baustatik
依托单位国家：
德国
项目类别：
Independent Junior Research Groups
财政年份：
2010
资助国家：
德国
起止时间：
2009-12-31 至 2013-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/163167053?language=en
关键词：
Mechanische Instabilit ten molekularen selbst

项目摘要

Viele in der Natur vorkommende hierarchisch strukturierte Materialien sind nach dem Prinzip der Selbstähnlichkeit aufgebaut. Die Nachahmung dieses Prinzips zur Entwicklung neuer molekularer Strukturen wird aufgrund moderner Syntheseverfahren immer realistischer. Ein Einsatz selbstähnlicher Strukturen in nanotechnologischen Anwendungen macht es erforderlich, dass deren komplexes mechanisches Verhalten verstanden, in mathematischen Modellen abgebildet und mit Hilfe von computerunterstützten Simulationen zuverlässig vorhergesagt werden kann.Ziel des Projektes ist es, grundlegende Erkenntnisse über die Ursache und Wirkung von mechanischen Instabilitäten in selbstähnlichen Strukturen höherer Ordnung - am Beispiel der kürzlich vorgestellten Super - Kohlenstoffnanoröhrchen - zu gewinnen. Mechanische Instabilitäten, wie das Initiieren und Propagieren von Defekten oder das stabartige Knicken und schalenartige Beulen, können zum Versagen der Gesamtstruktur führen. Die Interaktion derartiger Phänomene über mehrere Hierarchieebenen hinweg wird hier eingehend untersucht. Da die üblicherweise auf molekularer Ebene eingesetzten atomistischen Modelle für Strukturen höherer Ordnung ineffizient sind, werden unter Ausnutzung der Selbstähnlichkeit neuartige skalenübergreifende Modelle entwickelt. Im Zuge der numerischen Umsetzung werden diese Modelle dann in den Formalismus einer Finite-Element-Methode eingebettet.Die im Rahmen des Projektes gewonnenen Erkenntnisse können einen wichtigen Beitrag bei der Entwicklung neuartiger Bottom-up-Materialien mit hierarchischer Struktur liefern.

在自然界中，许多等级结构的材料都是自组织的。这种新型分子结构的发展原则将使现代合成技术更加现实。纳米技术中的一种自组织结构，可以通过数学模型和计算机模拟来理解复杂的物理机制，韦尔登可以实现。grundplanet de Erkenntnisse über die Ursache und Wirkung von mechanischen Instabilitäten in selbstähnlichen Strukturen höherer Ordnung - am Beispiel der kürzlich vorgestellten Super -柯伦斯托夫纳诺赫钦- zu gewinnen。Mechanische Instabilitäten，wie das Initiieren und Schieren von Defekten oder das stabartige Knicken und schalenartige Beulen，können zum Versagen der Gesamtstruktur führen.这种相互间的相互排斥现象将被理解为更高层次的现象。Da die üblicherweise auf molekularer Ebene eingesetzten atomistischen Modelle für Strukturen höherer Ordnung ineffizient sind，韦尔登unter Ausnutzung der Selbstähnlichkeit neuartige skalenübergreiftle Modelle entwickelt.在形式主义的一个单元方法中，数值计算的最大值韦尔登模型是一种新的方法，在工程项目的设计中，它被认为是一种具有层次结构的自下而上的新材料开发方法。