Simulation der Schädigungsevolution in polykristallinen Werkstoffen auf der Grundlage von Modellen der Meso- und Mikroskala

基于细观和微观模型的多晶材料损伤演化模拟

• 批准号: 31784673
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Carsten Könke
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Strukturmechanik (ISM)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2005-12-31 至 2010-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/31784673?language=en
• 关键词: Simulation; der; Sch; digungsevolution; polykristallinen

Im Ingenieurwesen werden Lebensdaueranalysen von Tragstrukturen bisher überwiegend durch numerische Simulationen des Schädigungsverhaltens auf der Bauteilebene (10-1m ¿ 10-3m) unter Anwendung phänomenologischer Modelle der Bruchmechanik durchgeführt. Basierend auf der Definition einer makroskopisch großen Anfangsschädigung sind diese Modelle jedoch nicht in der Lage, die für die Lebensdauer einer Struktur wichtige Phase der Rissinitiierung abzubilden. Rissbeginn und Risswachstum bei unterschiedlichen Beanspruchungen können ohne Erfassung der stark lokalisierten Schädigungsphänomene der Mikrostruktur nicht vorhergesagt werden.Mit dem aktuell beantragten Vorhaben soll ein wichtiger erster Schritt zur Entwicklung eines 3D-Multiskalenmodells erfolgen, welches das Schädigungsverhalten polykristalliner Werkstoffe auf der Makroebene auf wenige klar definierte Vorgänge im Kristallgitter zurückführt. Dazu ist ein Vorgehen in mehreren Schritten geplant:Beschreibung der interkristallinen Bruchvorgänge auf der Mikroebene (10-6m - 10-10m) durch ein 3D Atom-Kontinuumsmodell für konstante Temperaturen T ¿¿0 K , das auf der Grundlage der Quasicontinuumstheorie von Tadmor [1] entwickelt und unter Nutzung von Parallelisierungstechniken umgesetzt wird. Die in technischen Materialien vorliegenden Störungen der Materialstruktur sollen mittels stochastischer Verfahren berücksichtigt werden. Ziel dieses Schrittes ist die realistische Simulation der Mikrorissentstehung entlang der Korngrenzen in polykristallinen Mikrostrukturen.Entwicklung von Homogenisierungsmethoden, mit denen aus den Simulationen am 3D Atom-Kontinuumsmodell die effektiven Materialparameter für ein Coupled Cohesive Zone Model (CCZM) ermittelt werden, welches dann, in dem bereits am ISM entwickelten Kornmodell der Mesoebene (10-3m - 10-6m), das Lösen der Kontakte entlang der Korngrenzen in einem polykristallinen Material beschreibt.Entwicklung eines Materialmodells für die Makroskala, bei dem ein anisotroper Schädigungstensor das makroskopische Schädigungsverhalten derartiger Materialien beschreibt. Die Evolutionsgleichungen des Schädigungstensors sollen aus Simulationen des im Punkt 2 aufgestellten Mesoskalenmodells an repräsentativen Volumenkörpern gewonnen werden.In der ersten Phase des Projekts (3 Jahre), die hier beantragt wird, sollen die Schritte 1. (ohne Störungen der Materialstruktur) und 2. realisiert werden. Es ist derzeit von den Antragstellern geplant, am Ende der ersten Phase in einem weiteren Antrag die Erweiterung des 1. Schrittes um Störungen der Materialstruktur sowie die Umsetzung des 3. Schritts bei der DFG zu beantragen.

在工程师韦尔登生命周期分析的Tragstrukturen bisher überwiegend通过数值模拟的Schädigungsverhaltens auf的Bauteilebene（10- 1米至10- 3米）下Anwendung Phänomenologischer模型的Bruchmechanik durchgeführt。根据定义，大规模的风险评估不是拉格模型，而是一个风险初始化阶段的结构。Rissbeginn和Risswachstum bei untermendedlichen Beanspruchungen könnnen ohne Erfasung der stark lokalisierten Schädigungstänomene der Mikrostruktur nicht vorhegesagt韦尔登.Mit dem aktuell beantragten Vorhaben soll an wichtiger erster Schritt zur Entwicklung eines 3D-Multiskalenmodels erfolgen，welches das Schädigungsverhalten polykristalliner Werkstoffe auf der Makroebene auf wenige klar definierte Vorgänge im Kristallgitter zurückführt.大足是一个多学科的前沿课题：通过一个恒定温度T 0 K的三维原子连续体模型，研究了10- 6 m- 10- 10 m微柱上的晶体间的相互作用，并在Tadmor [1]准连续体理论的基础上，对微柱的结构进行了优化。Die in technischen Materialien vorliegenden Störungen der Materialstruktur sollen mittels stochastischer Verfahren berücksichtigt韦尔登.本文介绍了一种在多晶微结构中对微结构进行真实模拟的方法，即利用三维原子-连续体模型对耦合内聚区模型（CCZM）中有效的材料参数进行均匀化模拟，并将其韦尔登为ISM中的微结构模型（10-3m - 10-6m），das Lösen der Kontakte entlang der Kornamentzen in einem polykristallinen Material beschreibt.Entwicklung eines Materialmodels für die Makroskala，bei dem ein anisotroper Schädigungstensor das makroskopische Schädigungsverhalten derartiger Materialien beschreibt.通过对Punkt 2的模拟，Schädigungstensors的演化过程可以建立一个具有代表性的中尺度模型。在项目的第一阶段（3年），Schritte 1将被解决。(ohne Störungen der Materialstruktur）und 2. realisiert韦尔登。在第一阶段结束时，这是一个新的开始，第二阶段是第一阶段。Schrittes um Störungen der Materialstruktur sowie die Umsetzung des 3.在DFG的后面。