Materialmodellierung

Die Modellierung der Verformungsverhaltens von mikrostrukturierten Materialien ist eine sehr komplexe Aufgabe, die häufig nur unter Verwendung numerischer Verfahren möglich ist. Von Interesse sind die lokalen Belastungszustände des Materials, aber auch makroskopische Eigenschaften des Kompositmaterials. Zu den mit Phasenfeldmethoden betrachteten Materialklassen gehören ferroelektrische, ferromagnetische Materialien sowie Materialien mit martensitischen Phasenumwandlungen. Hinzu kommen (nano-)poröse Materialien, bei denen Oberflächeneffekte/-spannungen berücksichtig werden müssen. Eine große Herausforderung stellt nach wie vor das Verformungs- und Schädigungsverhalten von kurzfaserverstärkten Kunststoffen das. Hier muss insbesondere bei Langzeit- und zyklischer Belastung das ratenabhängige Verhalten des Matrixmaterials berücksichtigt werden. Auch die Modellierung der Schädigungsphänomene gestaltet sich als sehr komplex. Im Bereich der Festkörper-Fluid-Interaktion wird die Benetzung strukturierter Materialen untersucht.

Weitere Informationen

  • Schrade, D., Müller, R., Xu, B. X., and Gross, D. (2007). Domain evolution in ferroelectric materials: A continuum phase field model and finite element implementation.Computer methods in applied mechanics and engineering, 196 (41-44), 4365-4374, https://doi.org/10.1016/j.cma.2007.05.010.
  • Graf, M, Kuntz, M., Autenrieth, H., Diewald, F., and Müller, R. (2021). Simulation of martensitic microstrucutures in a low-alloy steel. Archive of Applied Mechanics, 91 (4), 1641-1668, https://doi.org/10.1007/s00419-020-01845-6.
  • Diewald, F., Heier, M., Horsch, M., Kuhn, C., Langenbach, K., Hasse, H., and Müller, R. (2018). Three-dimensional phase field modeling of inhomogenous gas-liquid systems using the PeTS equation of state. Journal of Chemical Physics, 149 (6), 064701, https://doi.org/10.1063/1.5035495.
  • Klomp, A. J., Stukowski, A., Müller, R., Albe, K., and Diewald, F. (2021). Influence of surface stress on the mechanical response of nanoporous metals studied by an atomistically informed continuum. Acta Materialia, 221, 117373, https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117373.