Arbeitsgruppe
Rechnerische Methoden, insbesondere die Finite Elemente Methode (FEM) werden zunehmend für die Beurteilung von sicherheitsrelevanten Bauteilen eingesetzt. So werden heute das Verhalten kritischer Komponente von Kraftwerken unter Betriebsbedingungen mit der FEM analysiert oder Aufprall-Probleme bei Unfällen am Computer simuliert. Darüber hinaus können die Auswirkungen von potentiellen Defekten in einer Struktur, wie z.B. von Rissen, abgeschätzt werden.
Die Berechnungsmethoden der Strukturmechanik, kombiniert mit geeigneten Werkstoffmodellen, ermöglichen die Übertragung der Versuchsergebnisse an Probekörpern auf praxisrelevante Bauteile. Zudem können einige wichtige Aspekte des Werkstoffverhaltens nur mit Hilfe von komplexeren Versuchen charakterisiert werden, welche lediglich mit rechnerischen Methoden ausgewertet werden können. Dazu gehören z.B. die Analyse der Rissausbreitung in duktilen Werkstoffen, die Lokalisierung der Verformung aufgrund von Materialentfestigung oder das Verformungsverhalten anisotroper Materialen.
Unter hohen Beanspruchungen, wie bei dem Auftreten bleibender Verformungen, Bruch oder hohen Temperaturen, müssen das inelastische Werkstoffverhalten und gegebenenfalls die Materialschädigung explizit modelliert werden. Die entsprechenden mathematischen Modelle sind in der Regel stark nichtlinear und müssen mit größter Sorgfalt formuliert, implementiert und verifiziert werden, da geringe Abweichungen von Einflussgrößen zu gravierenden Abweichungen der Vorhersagen führen können. Die Qualität der verwendeten Werkstoff- und Schädigungs-Modelle sind daher von entscheidender Bedeutung für eine zuverlässige Beurteilung der Sicherheit von Komponenten und Strukturen.
Experimentelle Charakterisierung und FE-Analyse der Rissausbreitung bei hoher Temperatur in einer einkristallinen Superlegierung für Gasturbinenschaufeln.
Unsere Kompetenz besteht in der Modellierung und Simulation des Verformungs- und Schädigungs-Verhaltens von Werkstoffen und Bauteilen bei hohen Beanspruchungen wie z.B. bei hohen Temperaturen oder hohen Deformationsgeschwindigkeiten.
Im folgenden werden einige durchgeführte Simulationen und Berechnungen dargestellt:
Die Untersuchungen in der Arbeitsgruppe werden in Kooperationen mit Forschungsinstituten und Industriepartnern des In- und Auslands durchgeführt.
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