SPP1712 - Intrinsische Hybridverbunde für Leichtbautragstrukturen - Grundlagen der Fertigung, Charakterisierung und Auslegung
Erarbeitung der theoretischen und technologischen Grundlagen für intrinsische Thermoplastverbund-Metall-Hohlstrukturen mit beanspruchungsgerecht ausgeführtem skalenübergreifendem Formschluss
Hybride Metall-Verbund-Hohlstruktur mit hieraischer Grenzflächenstrukturierung.
Im Unterschied zu den gängigen klassischen Fügeverfahren wie etwa Kleb- und Niettechnologien bieten die bislang kaum für Faserverbundstrukturen untersuchten Profil- und Konturverbindungen durch ihren werkstoff- und fertigungsgerechten Aufbau eine vielversprechende Ausgangsbasis für neuartige Leichtbaustrukturen in Faserverbund-Metall-Mischbauweise. Diese vor allem formschlüssig wirkenden Verbindungssysteme gestatten die Einleitung höchster Lasten in stab- und rohrförmige Faserverbundstrukturen wie etwa Druckbehälter, Achsen, Antriebswellen und Zugstäbe. Besonders zur Übertragung von Längskräften und Biegemomenten sind lastangepasste Konturverbindungen geradezu prädestiniert. Für diese vielversprechenden Verbindungssysteme liegen jedoch bislang keine allgemeingültigen Gestaltungs- und Berechnungsvorschriften vor. Ziel des Projekts 5 im Schwerpunktprogamm SPP 1712 ist daher die Erarbeitung der theoretischen und technologischen Grundlagen zur ressourceneffizienten Fertigung von hochbeanspruchten Thermoplastverbund-Hohlprofilstrukturen mit integrierten metallischen Lasteinleitungselementen und beanspruchungsgerecht ausgeführtem skalenüber- greifenden Formschluss. Dafür sind an der Professur für Nichtlineare Festkörpermechanik folgende Aufgaben zu bearbeiten:
- Modellierung und Simulation der hierarchischen Werkstoff- und Oberflächenstruktur von Hybridverbunden
- Entwicklung mehrskaliger Homogenisierungsverfahren zur Bestimmung effektiver Grenzflächeneigenschaften
- Modellierung des schädigungsbehafteten inelastischen Verhaltens des Tapewerkstoffs und verschiedener Grenzflächen
- Implementierung und Parametrisierung mesoskopischer Kohäsiv- zonenmodelle auf Basis mikrostruktureller Simulationen
Berechnungsnetz der erweiterten Finite-Elemente-Methode zur Modellierung der lokalen Werkstoffstruktur. Erweiterte Verschiebungsansätze innerhalb spezieller X-Elemente erlauben das Abbilden von Materialgrenzen und Grenzflächenschädigung.
Projektmitarbeiter
© TUD/NEFM
Dipl.-Ing. Franz Hirsch
Eine verschlüsselte E-Mail über das SecureMail-Portal versenden (nur für TUD-externe Personen).
Professur für Numerische und Experimentelle Festkörpermechanik
Professur für Numerische und Experimentelle Festkörpermechanik
Besuchsadresse:
Zeunerbau, Zimmer 356 George-Bähr-Straße 3c
01069 Dresden
© TUD/NEFM
Inhaber der Professur für Numerische und Experimentelle Festkörpermechanik
NameProf. Dr.-Ing. habil. Markus Kästner
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Professur für Numerische und Experimentelle Festkörpermechanik
Professur für Numerische und Experimentelle Festkörpermechanik
Besuchsadresse:
Zeunerbau, Zimmer 352 George-Bähr-Straße 3c
01069 Dresden
Kooperationen
DFG Schwerpunktprogramm SPP 1712
Prof. Dr.-Ing. habil. Maik Gude, Institut für Leichtbau- und Kunststofftechnik, TU Dresden
Dr.-Ing. Roland Müller, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik, Chemnitz
Publikationen
Artikel in begutachteten Zeitschriften
- F. Hirsch, M. Kästner
Microscale simulation of adhesive and cohesive failure in rough interfaces.
Eng Fract Mech, 2017. [doi] - R. Kießling, J. Ihlemann, M. Pohl, M. Stommel, C. Dammann, R. Mahnken, M. Bobbert, G. Meschut, F. Hirsch, M. Kästner
On the Design, Characterization and Simulation of Hybrid Metal-Composite Interfaces
Appl. Comp. Mater., 23: 1-19, 2016. [doi] - R. Kießling, F. Hirsch, C. Dammann, M. Bobbert, M. Pohl, M. Kästner
Hybrid Metal-Composite Interfaces: Aspects of Design, Characterisation, and Simulation
Adv. Mat. Res., 1140: 255-263, 2016. [doi] - M. Kästner, S. Müller, F. Hirsch, J.-S. Pap, I. Jansen, V. Ulbricht
XFEM Modeling of Interface Failure in Adhesively Bonded Fiber-Reinforced Polymers
Adv. Eng. Mater., 18: 417–426, 2015. [doi]
Proceedings
- F. Hirsch, M. Kästner
Multiscale modelling and simulation of failure in metal-composite interfaces
Proc. ECCM17, 2016. - F. Hirsch, M. Kästner
Modelling and simulation of failure in rough multimaterial interfaces
Proc. Appl. Math. Mech., 16: 525-526. Wiley, 2016. [doi]
Konferenzbeiträge
- F. Hirsch, M. Kästner
Numerical study of adhesive and cohesive failure of structured interfaces
GAMM 2017 , Weimar, 2017. - F. Hirsch, M. Kästner
Multiscale modelling and simulation of failure in metal-composite interfaces
ECCM17 , München, 2016. - F. Hirsch, M. Kästner
Modelling and simulation of failure in rough multimaterial interfaces
GAMM 2016 , Braunschweig, 2016.