Kohäsivzonenmodelle in der FE-Simulation
Die Berücksichtigung und Beurteilung der Versagensvorgänge von Bauteilen (Strukturen) stellt einen wichtigen Aspekt innerhalb des Konstruktionsprozesses dar.
In dieser Forschungsarbeit werden Rissinitiierung und Rissfortschritt numerisch simuliert.
Anwendung findet hierbei die Finite Element Methode in Verbindung mit Implementierungen des Kohäsivzonenmodells zur Erfassung des Spannungszustandes innerhalb der Prozesszone im Bereich der Rißspitze.
Die Berechnung des resultierenden diskontinuierlichen Verschiebungsfeldes erfolgt dabei mit Hilfe von sogenannten Interface- oder Kohäsiv-Elementen.
Die Forschungsarbeit umfasst neben der Aufarbeitung der theoretischen Grundlagen des Kohäsivzonenmodells und der entsprechenden FE-Formulierungen die Erweiterung der Methoden in folgenden Punkten
- Berücksichtigung der Verschiebungsratenabhängigkeit des Rissöffnungsprozesses
- Implementierung modelladaptiver Algorithmen
- Formulierung der Kohäsiv-Elemente für dünnwandige Bauteile
Neben der Formulierung und Implementierung sowie der ausführlichen Darstellung und Erprobung an numerischen Beispielen (Benchmark-Tests) ist die Übertragung und Anwendung auf praktischen Problemstellungen im Rahmen der Kooperationen mit Partnern aus dem Bereich der Materialforschung wesentlicher Bestandteil dieses Projekts.