Calibration of a gradient-enhanced damage model for viscoplastic shell structures

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Zur Vorhersage des Versagens mechanischer Bauteile unter Explosionsbelastung sind Computersimulationen unter Verwendung von Materialschädigungsgesetzen notwendig. Es existiert eine Vielzahl dieser Modelle, die auf phänomenologischen oder mikromechanischen Ansätzen basieren. Unklar ist der Übergang zwischen den einzelnen Theorien sowie der genaue Anwendungsbereich einzelner Modelle. Daher soll in der beantragten Studie eine experimentelle Validierung ausgewählter Materialschädigungsgesetze durchgeführt werden. Als Referenzgröße für realistische Strukturverformungen und Versagensmechanismen dienen Messungen von Plattenverformungen an einem Stoßwellenrohr. Da es in der Strukturdynamik ein aktuelles Problem ist, Hochgeschwindigkeitsverformungen während der Stoßdauer präzise zu messen, wird eine spezielle Kurzzeitmesstechnik angewendet, die es ermöglicht Druck und Plattenauslenkung im Mikrosekundenbereich aufzuzeichnen. Außerdem werden Zugversuche bei hohen Dehngeschwindigkeiten durchgeführt, die zur Ermittlung der Materialparameter dienen. Der Antrag besteht somit aus zwei Schwerpunkten, numerische Modellierung und experimentelle Validerung. Durch Vergleich zwischen gemessenem und simuliertem Strukturversagen sollen die Anwendungsbereiche der Materialschädigungsmodelle aufgezeigt werden und die Übergänge zwischen phänomenologischen und mikromechanischen Modellen geklärt werden.