x-ray microtomography and adaptive FE-simulation of the damageprozesses at the microscale of particle-reinforced metal matrix composites

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Um die Herstellung von partikelverstärkten Metallmatrix-Verbundwerkstoffen hinsichtlich vorgegebener Eigenschaften optimieren zu können, ist die Untersuchung des Schädigungsverhaltens unter Belastung von großem Interesse. Als einziges zerstörungsfrei arbeitendes Messverfahren eignet sich hierzu die Mikro-Tomographie mit Synchrotronstrahlung, da sich die mittleren Partikelgrößen derartiger Werkstoffe im Bereich von 10-50 Mikrometern bewegen. Sowohl der numerischen Simulation der eintretenden Mikroschädigungen als auch der vorher stattfindenden Verformungsvorgänge kommt eine große Bedeutung zu. Im Rahmen des Projekts sollen zunächst mikrotomographische Messungen an unbelasteten Zugproben der Verbundwerkstoffe und im weiteren Verlauf zur Erfassung der Dynamik des Schädigungsverlaufs auch während der Belastung durchgeführt werden. Die gewonnenen dreidimensionalen Gefügeausschnitte der Werkstoffe sollen in einem FE-Modell auf Basis der sich hierfür anbietenden dual-gemischten Diskretisierungen abgebildet werden. Ein adaptiver FE-Code auf Basis gewichteter residuenbasierter Fehlerschätzer soll eingesetzt werden, um das Werkstoffverhalten vor dem Auftreten und beim Fortschreiten der Mikroschädigungen mit vorgebener Genauigkeit zu simulieren.