Eine MD-XEFM Kopplung zur Simulation von quasi-sprödem Materialversagen

在这一研究中，我们提出了一种新的自适应同步（“并行”）Mehrskalen-方法，用于模拟准spröden Materialversagens vorgestellt。Sie basiert auf der Brücken-Skalen（'Bridging-Domain'）Kopplung.在Bereichen um die Risspitze的一个普通的原子能Betrachtungsweise模型中，我们在Bereichen 'weit entfernt' der Risspitze die Effizienz der Methods sicherstelt中发现了一个连续的Betrachtungsweise机制。在Groben Skale（Makroskale）上，即在Kontinuumsebene上，"扩展有限元法“（XFEM）将被验证，因此，可以将Risse ohne Neuvernetzung zu modelieren.该方法是一种利用材料进行Brücken-Skalen Kopplung的方法。这将是一种适应性的变化，它将使识别出的最小骨架的骨架与MD骨架结合起来。Ebenso wird eine Vergröberung（'Coarse-Graining'）vorgeschlagen，welche MD-Bereiche bei Rissfortschritt wieder in Kontinuumsbereiche transformiert. Die Method soll für statice als auch dynamische Problemstellungen implementiert韦尔登。这种复杂的机械附件可以在制造过程中（在材料方面）进行调整，从而使复杂的机械附件能够在最小的尺寸上进行组装。在XFEM公式中，Makroskale是一个扩展到Annahme spannungsfreier Risse erforderlich的函数。Längerfristig versprechen wir uns mit dieser Mehrskalen Methode ein besseres Verständnis über Materialversagen zu埃尔兰根，was insbesondere bei der Entwicklung neuer Werkstoffe 2 von grosser Bedeutung ist.

In diesem Forschungsvorhaben wird eine neue adaptive simultane (’concurrent’) Mehrskalen- Methode zur Modellierung quasi-spröden Materialversagens vorgestellt. Sie basiert auf der Brücken-Skalen (’Bridging-Domain’) Kopplung. Auf der feinen Skale ermöglicht eine atomistische Betrachtungsweise eine genauere1 Modellierung des Materialversagens in Bereichen um die Risspitze, während eine kontinuumsmechanische Betrachtungsweise in Bereichen ’weit entfernt’ der Risspitze die Effizienz der Methode sicherstellt. Auf der groben Skale (Makroskale), i.e. der Kontinuumsebene, wird die ’extended finite element method’ (XFEM) verwendet, die es ermöglicht, diskrete Risse ohne Neuvernetzung zu modellieren. Die vorgestellte Mehrskalenmethode ist eine Erweiterung der Brücken-Skalen Kopplung auf Probleme mit Materialversagen. Es wird ein adaptives Verfahren vorgestellt, welches die Bereiche der feinen Skale identifiziert und in MD-Bereiche ’umwandelt’. Ebenso wird eine Vergröberung (’Coarse-Graining’) vorgeschlagen, welche MD-Bereiche bei Rissfortschritt wieder in Kontinuumsbereiche transformiert. Die Methode soll für statische als auch dynamische Problemstellungen implementiert werden. Der vorgestellte Mehrskalen-Ansatz vermeidet die Notwendigkeit einer Regularisierung auf Makroebene (bei Materialversagen), da das komplette Nachbruchverhalten auf der feinen Skale abgebildet wird. Auf der Makroskale ist in der XFEM-Formulierung lediglich eine Sprunganreicherung unter Annahme spannungsfreier Risse erforderlich. Längerfristig versprechen wir uns mit dieser Mehrskalen Methode ein besseres Verständnis über Materialversagen zu erlangen, was insbesondere bei der Entwicklung neuer Werkstoffe2 von grosser Bedeutung ist.