Micro-mechanically motivated continuum-thermodynamical material models for polymers below and above the glass temperature

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Zu einer kontinuumsmechanischen Beschreibung des Verhaltens von Strukturen ist die Kenntnis der Stoffgesetze der beteiligten Materialien nötig. Besonders hohe Anforderungen in dieser Hinsicht stellen polymere Materialien. Technische Anwendungen erfordern beispielsweise die Simulation zyklischer Deformationsprozesse gummiartiger Polymere wie auch die Beschreibung von Umformprozessen glasartiger Polymere. Ziel des Forschungsprojektes auf der theoretischen Seite ist eine Studie mikromechanisch basierter Stoffgesetze für Polymere oberhalb und unterhalb der Glastemperatur. Dabei sollen kontinuumsmechanische Materialmodelle auf der Basis mikromechanisch motivierter statistischer Theorien erarbeitet werden. Wesentlicher Aspekt ist eine vereinheitlichte Darstellung elastischer und inelastischer Effekte in den oben genannten Temperaturbereichen. Auf der numerischen Seite sollen die entwickelten Stoffgesetzstrukturen algorithmisch durchdrungen werden. Das beinhaltet die Formulierung effizienter, problemspezifischer Finite-Elemente-Module und Integrationsalgorithmen für die Evolutionsgleichungen der in den Stoffgesetzen auftretenden internen Variablen. Die Formulierungen sollen zur Simulation von Hystereseeffekten bei zyklischer, niedrigfrequenter Beanspruchung gummiartiger Werkstoffe sowie zur Simulation von Umformprozessen von Polymeren unterhalb der Glastemperatur genutzt werden können.