Skalenübergreifende Modellierung und Simulation des Schädigungsverhaltens polykristalliner ferroelektrischer Keramiken bei elektro-mechanischer Beanspruchung

Polykristalline ferroelektrische Keramiken finden in modernen Sensoren，Aktoren und Wandlern vielfältige Anwendungen.这些组件是一种静态和动态的电气和机械平衡，因此它们的性能和寿命是一个技术问题。通过微结构中的微结构的培养和培养，使材料吸收劳芬。这是一个铁电领域的分支机构和内部的分支机构。Ziel des Projekts ist deshalb eine skalenübergreiftlierung der elektro-mechanischen Schädigung in polykristallinen Ferroelektrika.本文介绍了一种三维材料模型，用于在有限元程序中实现微结构的不可逆变形。Bereichen hoher Beanspruchungen中的中尺度几何结构将与代表性的体积元素的帮助结合起来。通过Kohäsivelemente simuliert，可将颗粒间和颗粒间韦尔登的基本摩擦过程简化。Um das Schädigungsmodell auch auf makroskopische Bauelemente und Prüfkörper anwenden zu können，wird ein leistungsfähiges numerisches FE 2- Werkzeug für pouche parallele Rechnercluster geschaffen.

Polykristalline ferroelektrische Keramiken finden in modernen Sensoren, Aktoren und Wandlern vielfältige Anwendungen. Diese Bauelemente sind im betrieblichen Einsatz statischen und dynamischen elektrischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt, so dass die Bewertung und Verbesserung ihrer Zuverlässigkeit und Lebensdauer ein technisch wichtiges Problem darstellt. Die entscheidenden Prozesse der Materialschädigung laufen durch Bildung und Wachstum von Mikrorissen in der Mikrostruktur ab. Sie sind eine Folge ferroelektrischer Domänenschaltvorgänge und der dadurch verursachten inneren Spannungen. Ziel des Projekts ist deshalb eine skalenübergreifende Modellierung der elektro-mechanischen Schädigung in polykristallinen Ferroelektrika. Dazu wird ein erweitertes dreidimensionales Materialmodell für das irreversible Domänenverhalten auf der mikroskopischen Ebene in ein Finite Element Programm implementiert. Die mesoskopische Gefügestruktur in Bereichen hoher Beanspruchungen wird mit Hilfe von repräsentativen Volumenelementen hochaufgelöst abgebildet. Die elementaren Schädigungsprozesse der inter- und transgranularen Bruchvorgänge werden durch Kohäsivelemente simuliert. Um das Schädigungsmodell auch auf makroskopische Bauelemente und Prüfkörper anwenden zu können, wird ein leistungsfähiges numerisches FE2- Werkzeug für massiv parallele Rechnercluster geschaffen.