Phasenfeldmodellierung von Bruchprozessen

Das Phasenfeldmethode für Risse ist ein modernes Konzept zur Modellierung und Simulation von Rissen. Grundgedanke ist, Risse nicht als eine starke Diskontinuität abzubilden, sondern sie mittels einer zusätzlichen Feldvariable, dem Rissphasenfeld, anzunähern. Diese Feldgröße geht kontinuierlich zwischen intaktem und defektem Materialzustand über.

Sprödbruch mit Hilfe von Phasenfeldmodellen — Struktur mit Anriss (links) und Abbildung des Risses durch die Phasenfeldvariable (rechts)

Der Phasenfeldansatz erlaubt die Simulation komplexer Rissphänomene auf eine einfache Art und Weise. So kann er beispielsweise auch mit inelastischen Materialien kombiniert oder um die Berücksichtigung von Materialermüdung erweitert werden.

An der Professur für numerische und experimentelle Festköpermechanik wird insbesondere zu folgenden Schwerpunkten in Verbindung mit der Phasenfeldmethode geforscht:

Risswachstum an Materialgrenzschichten und heterogenen Materialien
Versagen von Materialien mit geschwindigkeitsabhängigem Verhalten
Modellierung und Simulation von Ermüdungsrissfortschritt
Modellierung des Integritätsverlustes unter Einfluss von Korrosion

In einer Studien- oder Abschlussarbeit sowie im Rahmen einer SHK-Tätigkeit könnten beispielsweise folgende Aufgaben bearbeitet werden:

Implementierung von Modellvarianten im professureigenen FE-Code oder anderer FE-Software
Durchführung von Simulationen, bspw. zum Vergleich verschiedener Modellvarianten oder Parameterstudien

Konkrete Themenvorschläge

Phasenfeldsimulation von Ermüdungsrissen in Zahnrädern

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Umsetzung einer Phasenfeldformulierung für Schalen in ABAQUS

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Simulation von Rissfortschritt in Biax-Proben mit der Phasenfeldmethode

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Bei Interesse an den aufgeführten Themenkomplexen können Sie sich gern an Martha Kalina oder Franz Dammaß wenden. Bitte fügen Sie Ihrer Anfrage eine aktuelle Notenübersicht sowie einen kurzen Lebenslauf bei.