Hybride 3D-Simulationsmethoden zur Abbildung der Schädigungsvorgänge in Mehrphasen-Verbundwerkstoffen

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Schädigungsprozesse bestimmen maßgeblich die Lebensdauer von Ingenieurkonstruktionen. Erste initiale Schädigungen, die im Verlauf der Lebensdauer eines Tragwerks akkumulieren, treten bei technisch hergestellten Werkstoffen oftmals schon während des Fertigungsprozesses auf. Insbesondere bei heterogenen Werkstoffen ist die Berücksichtigung der einzelnen Phasen des Verbundwerkstoffs und ihrer jeweiligen physikalischen Eigenschaften von zentraler Bedeutung für qualitativ hochwertige Prognosemodelle des Antwortverhaltens von Werkstoffen und damit Bauteilen und Bauwerken. In der Folge ist eine Betrachtung des Antwortverhaltens auf unterschiedlichen räumlichen Skalen – von der Mikroskala des Werkstoffs bis zur Makroskala des Tragwerks – unerlässlich... Folgende Schwerpunkte sollen im Rahmen des angestrebten Forschungsvorhabens bearbeitet werden: • Entwicklung von Algorithmen zur Kopplung adaptiver (i.d.R. irreguläre Polyedernetze) und gitterbasierter (reguläre/kartesische Hexaedernetze) Diskretisierungstechniken (siehe Punkt 2.1.1) zur dreidimensionalen hybriden Vernetzung mehrphasiger Werkstoffmodelle sowie über angepasst diskretisierte, den Phasenverbund als separate (volumenbezogene) Interfacezone einschließende Übergangsbereiche. • Entwicklung und Parallelisierung von Algorithmen einer (partitionierten) Lösungsstrategie für die aus der hybriden Diskretisierungstechnik resultierenden Gleichungssysteme, um eine effiziente 3D-Simulation insbesondere des Verbund- und Delaminationsverhaltens zwischen den Phasen in linearen und nichtlinearen Strukturanalysen zu ermöglichen.