Aktuelles am Institut für Mechanik

In unserer neuesten Veröffentlichung präsentiert Henning Müller eine Lattice-Boltzmann-Methode (LBM) für nichtlineare Festkörpermechanik, basierend auf der Vorarbeit von Erik Faust von der RPTU Kaiserslautern-Landau. Die Arbeit stellt einer einfache Erweiterung des bisherigen Ansatzes dar, bei dem eine Momentenkette mit konstitutivem Kraftterm aufgestellt wird. Die Auswertung geschieht in der Referenzkonfiguration und die Wechselwirkungskraft ist durch typische Spannungs-Dehnungs-Relationen gegeben. Die Methode ist validiert durch Benchmarks und Simulationen von Wellenausbreitung. Die Veröffentlichung zeigt zum ersten Mal die Anwendung der LBM für Festkörper mit nichtlinearen Materialgesetzen und bezeugt das Potenzial, dynamische Systeme mit großen Deformationen mit der LBM lösen zu können. Der Artikel ist als Open Access in Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering verfügbar: Müller, H., Faust, E., Schlüter, A., Müller, R. Extending the Lattice Boltzmann Method to non-linear elastodynamics, Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 438, 118076 (2025). DOI: 10.1016/j.cma.2025.118076

Am 25.5.2025 fand der TUDa Open Campus 2025 statt. Unter dem Motto „Tag der Wissen schaf(f)t“ öffnete die Technische Universität Darmstadt ihre Türen, um Einblicke in Forschung, Innovation und Lehre zu geben. Der Studienbereich Mechanik war mit einem Stand auf dem Campus Lichtwiese vertreten. Unterstützt von der Fachschaft Mechanik erhielten die Besuchenden Einblicke in die Studiengänge B.Sc. Ingenieurwissenschaften und Mechanik und M.Sc. Mechanics – ebenso wie in die Forschungsaktivitäten des Instituts für Mechanik. Neben einer Hoberman Sphere konnten verschiedene Metamaterialien aus dem 3D-Drucker entdeckt und ausprobiert werden. Ein Highlight war die Sondervorlesung von Henrik Hembrock mit dem Titel „Von Newtons Apfel zu intelligenten Materialien – Ein Einblick in die Geschichte und Entstehung der Mechanik“. Sie bot allen Interessierten spannende Perspektiven auf die Entwicklungsgeschichte der Mechanik. Abgerundet wurde der Vortrag durch aktuellen Fragestellungen aus der Forschung.

Vom 19.5. bis 21.5.2025 fand ein Zwischentreffen des Natur- und Ingenieurwissenschaftlichen Kollegs der Studienstiftung des deutschen Volkes bei uns am Institut für Mechanik statt. Unter Anleitung von Prof. Angelika Humbert, Prof. Ralf Müller und Rabea Sondershaus forschen die Geförderten der Arbeitsgruppe 3 an der mechanischen Beschreibung von Gletschern und Eisschilden. Dabei stehen die Modellierung des Materialverhaltens von Gletschereis sowie die Simulation von Rissen in Eisschilden im Vordergrund. Das Kolleg läuft seit März 2024 und erstreckt sich über zwei Jahre. Während dieser Zeit trifft sich die Gruppe regelmäßig, um gemeinsam an den zentralen Fragestellungen weiterzuarbeiten. Beim jetzigen Zwischentreffen erhielten die Teilnehmenden eine Einführung in die Nutzung des Lichtenberg-Rechners, dem Hochleistungsrechner der TU Darmstadt. Die verbliebene Zeit wurde für einen Hackathon genutzt, bei dem bereits erste Simulationen auf dem Lichtenberg durchgeführt wurden.

Anfang März dieses Jahres fand das deutsch-polnische Winterkolloquium „Mechanics and Advanced Materials“ bereits zum 10. Mal im Chalet Giersch der TU Darmstadt in den französischen Alpen statt. Das einwöchige Kolloquium bot ein abwechslungsreiches Programm mit Vorträgen verschiedener Wissenschaftler*innen aus unterschiedlichen Institutionen Polens und Deutschlands. Nach der Jubiläumsausgabe des Kolloquiums wird die 11. Ausgabe in zwei Jahren stattfinden.

Im kommenden Sommersemester 2025 bietet das Fachgebiet Kontinuumsmechanik wieder die beiden Sondervorlesungen Analytische Mechanik und Einführung in die spezielle Relativitätstheorie auf Englisch an. Dozent der Veranstaltungen ist unser ehemaliges Institutsmitglied Dr.-Ing. Dimitrios Makridis.

Der Goldene Stift des Sommersemesters 2024 wurde von der Fachschaft Bau- und Umweltingenieurwesen an Mara Lena Koch und Prof. Dominik Schillinger für die Technische Mechanik III verliehen. Dieser am Fachbereich 13 der TU Darmstadt heiß begehrte Preis zeichnet jedes Semester die schnellste Klausurkorrektur bezogen auf die Anzahl der Teilnehmenden aus. Herzlichen Glückwunsch!

In unserer neuesten Veröffentlichung präsentiert Jonathan Stollberg in Zusammenarbeit mit unserem ehemaligen Postdoktoranden Tarun Gangwar (IIT Roorkee) und Prof. Oliver Weeger (Cyber-Physische Simulation) einen neuartigen Optimierungsalgorithmus für funktional gradierte und additiv fertigbare Gitterstrukturen. Die Methode basiert unter anderem auf einem parametrisierten Materialmodell, welches als Neuronales Netz implementiert wurde. Dabei sind grundlegende physikalische Bedingungen an das Modell bereits durch die Architektur des Neuronalen Netzes erfüllt. Der Artikel ist als Open Access in Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering verfügbar: Stollberg, J., Gangwar, D., Weeger, O., Schillinger, D. Multiscale topology optimization of functionally graded lattice structures based on physics-augmented neural network material models. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 438, 117808 (2025). DOI: 10.1016/j.cma.2025.117808

Die Kantenfestigkeit von geschnittenen Glasscheiben hängt stark vom Trennprozess ab. Am weitesten verbreitet ist die Verwendung eines Schneidrades, um ein Risssystem im Flachglas zu erzeugen, an dem das Glas dann gebrochen wird. Die Untersuchung dieses Prozesses mit numerischer Simulation und Experimenten ist Gegenstand des neuen durch die DFG geförderten Projekts „CrackCut“. An dem gemeinsamen Projekt beteiligt sind Dr.-Ing. Aris Tsakmakis (Fachgebiet Werkstoffmechanik), Dr.-Ing. Matthias Seel (Institut für Statik und Konstruktion/Glass Competence Center) und Prof. Dr.-Ing. Ralf Müller (Institut für Mechanik) beteiligt.

Im Rahmen einer Kooperation mit der Gruppe “Nichtmetallisch-Anorganische Werkstoffe” am Fachbereich Material- und Geowissenschaften ist eine Veröffentlichung über spannungsinduzierte Ausscheidungsselektion in ferroelektrischen Werkstoffen und deren Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften von Piezokeramiken im Fachjournal Nature Communications erschienen. Die Veröffentlichung ist als Open Access ab sofort verfügbar: Zhao, C., Benčan, A., Bohnen, M. et al. Impact of stress-induced precipitate variant selection on anisotropic electrical properties of piezoceramics. Nat. Commun. 15, 10327 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-54230-0 Wir danken Prof. Jürgen Rödel und seiner Arbeitsgruppe für die gute Zusammenarbeit.

Am 24. November besuchte ein Filmteam das Institut für Mechanik, um die Vorlesung zur Mechanik von Gletschern und Eisschilden zu besuchen und einen Einblick in die Arbeit des Instituts zu gewinnen. Die Aufnahmen sollen in eine Dokumentation einfließen, welche Frauen vorstellt, die Vorreiterinnen in der Polarforschung waren.