DFG FOR 5599 - Vom Herstellungsprozess strukturierter magnetischer Elastomere zum makroskopischen Materialverhalten

Datenbasierte skalenüberbrückende Simulation strukturierter magnetorheologischer Elastomere

Magnetorheologische Elastomere (MREs) bestehen aus magnetischen Partikeln, die in ein weiches, elastisches Medium eingebettet sind. Unter dem Einfluss eines Magnetfeldes zeigen sie sowohl Deformationen als auch Änderungen der Steifigkeit. Diese Effekte werden als magnetostriktiver bzw. magnetorheologischer Effekt bezeichnet und treten besonders ausgeprägt bei sogenannten strukturierten MREs auf, in denen die Partikel kettenförmig angeordnet sind. Weil das makroskopische Materialverhalten stark von der Mikrostruktur abhängt, erfolgt in diesem Teilprojekt in der DFG Forschungsgruppe FOR 5599 die Modellierung mithilfe eines Multiskalenschemas. Zunächst erfolgt eine Charakterisierung der Mikrostruktur durch statistische Volumenelemente (SVEs). Anschließend werden die SVEs magnetomechanischen Lasten ausgesetzt, und die resultierende makroskopische Antwort wird mit Finite-Elemente-Simulationen (FE) und Homogenisierungsmethoden bestimmt. Die so gewonnenen Datensätze aus Lasten und Materialantworten dienen anschließend zum Training eines makroskopischen Materialmodells, das auf künstlichen neuronalen Netzen (KNNs) basiert und in makroskopische FE-Simulationen integriert werden kann. Ziel des Projekts ist es, den Zusammenhang zwischen mikroskopischer Struktur und makroskopischem Eigenschaften zu verstehen. An der Professur werden hierfür folgende Arbeitspunkte verfolgt: