Profil
Struktur
Das Institut für Mechanik und Flächentragwerke gliedert sich in die Fakultät Bauingenieurwesen (Bereich Bau und Umwelt) der TU Dresden ein. Es wird von Prof. Dr.-Ing. Stefan Löhnert geleitet, der im Oktober 2017 die Lehrstuhlvertretung von Prof. Balzani übernommen hatte und im September 2019 zum Professor für Baumechanik ernannt wurde.
Forschung
Zentrale Forschungsgebiete am Institut für Mechanik und Flächentragwerke sind effiziente numerische Methoden in der Bruchmechanik für unterschiedliche Materialien, Mehrskalenmethoden für bruchmechanische Vorgänge und heterogene Materialien sowie Materialmodellierung komplexer Materialien und Mehrfeldprobleme.
Im Bereich Bruchmechanik werden Methoden zur Simulation dreidimensionalen Rissfortschritts basierend auf der eXtended Finite Element Method (XFEM) entwickelt. Anwendungen sind unter anderem die Vorhersage der Rissausbreitung in mechanisch und thermisch hoch belasteten, regenerierten Turbinenschaufeln von Flugtriebwerken, die Lebensdauerberechnung hochfester Betone unter zyklischer Belastung sowie die Rissentstehung und -ausbreitung in polykristallinen Mikrostrukturen von Dualphasenstählen während der Umformung. Für diese Anwendungsgebiete werden auch Mehrskalenmethoden entwickelt, um das mikrostrukturelle Verhalten der betrachteten Materialien sowie dessen Einfluss auf die Rissausbreitung berücksichtigen zu können. Ein weiteres Forschungsfeld im Bereich Bruchmechanik ist die XFEM-basierte Simulation von hydraulic fracturing Prozessen zur Gewinnung geothermischer Energie. Für die Weiterentwicklung komplexer Fertigungsprozesse, wie z.B. dem Tailored Forming ist es notwendig, die Materialmodellierung für die hybriden Bauteile zu verbessern. Dies betrifft insbesondere den Umformprozess und die dabei auftretenden sehr komplizierten Vorgänge in der Fügezone, die auch multiphysikalische Effekte mit einschließen. Hierfür ist eine akkurate Modellierung der Mehrfeldprobleme unerlässlich. Ein weiteres Forschungsgebiet am Institut für Mechanik und Flächentragwerke ist die Entwicklung numerischer Methoden. Dies betrifft insbesondere die Weiterentwicklung von Finite Elemente Methoden und eXtended Finite Elemente Methoden zur Verbesseung der Robustheit, Genauigkeit und Anwendbarkeit auf spezielle Problemstellungen. Auf dem Gebiet der Kontinuumsdynamik treten Themen wie die Wellenausbreitung in heterogenen Materialien oder der Einfluss nichtmaterieller Randbedingungen in den Fokus der Forschung. Als Einwirkungen werden dabei neben allgemein zeitabhängigen Belastungen speziell zeitharmonische Anregungen und Impaktvorgänge berücksichtigt. Neben der Übertragung aktueller Forschungsergebnisse in die Lehre ist die Fachdidaktik der Ingenieurwissenschaften selbst auch Gegenstand der Forschung. Ziel ist es hierbei unter anderem, den Studienerfolg Studierender nachhaltig zu vergrößern und auf diese Weise persönliche sowie gesellschaftliche Ressourcen zu schonen.
Von zentraler Bedeutung für die Forschung innerhalb des Instituts ist der interdisziplinäre Charakter, der sich auch durch Kooperationen mit Partnern anderer Disziplinen, wie der Biologie, Medizin, Mathematik und Psychologie zeigt.
Lehre
Der Zusammenhang von Kräften und Verformungen ist für das Bauingenieurwesen Grundlage von Tragwerkskonstruktionen. Das Institut für Mechanik und Flächentragwerke bietet verschiedene Module im Grund- und Vertiefungsstudium des Diplomstudiengangs Bauingenieurwesen und im Master-Studiengang ACCESS an. Ergänzt wird das Angebot durch Veranstaltungen im Fernstudium Bauingenieurwesen sowie für andere Fakultäten (Lehrexport). Über die forschungsnahe Ausbildung von Studierenden hinaus stellt die Graduiertenausbildung ein zentrales Ziel innerhalb des Instituts dar.