Expert Group "Mechanics and Simulation"
Aim
Die computergestützte Mechanik ermöglicht heute in den verschiedensten fertigungstechnischen Disziplinen durch numerische Simulationen ein erhöhtes Prozessverständnis, welches sowohl zur Neuentwicklung als auch zur Verbesserung und Optimierung bestehender Produkte und Fertigungsverfahren führt. Dabei hat die Leistungszunahme der Rechnerarchitekturen in den letzten zehn Jahren zu einer Steigerung der Genauigkeit und Komplexität bei der Modellierung und Simulation selbst mehrstufiger Fertigungsprozesse geführt. Eine gesteigerte Komplexität liegt auch bei der Behandlung der in diesem Kontext betrachteten Eigenspannungszustände vor. Um diese Effekte für die Eigenschaftsverbesserung von umformtechnisch hergestellten Bauteilen zu nutzen, ist eine ganzheitliche Analyse und Berechnung der Eigenspannungen aufgrund der skalenübergreifenden Zusammenhänge erforderlich.
Die Komplexität dieser Aufgabe soll durch den stetigen Austausch und die intensive Zusammenarbeit von Wissenschaftlern an zehn deutschen Universitäten bewältigt werden. So sind für die numerische Charakterisierung von Eigenspannunsgzuständen 1., 2. und 3. Art geeignete Materialmodelle auf unterschiedlichen Skalen zu entwickeln, welche sowohl die Einflüsse von mechanischen und thermischen Belastungen auf die Materialien (z.B. Umwandlungsprozesse, Versetzungsanreicherung) als auch die Interaktion zwischen den verschiedenen Phasen innerhalb eines Materials (z.B. Volumensprung bei einer Phasenumwandlung) berücksichtigen. Durch eine solche texturbasierte, mikromechanische, multiskalige Materialmodellierung sollen Erkenntnisse über die Interaktion zwischen Prozessparametern, Eigenspannungen und dem Versagensverhalten gewonnen werden, welche den Weg hin zu einer verbesserten Bauteilqualität ermöglichen sollen. Die Durchführung von Benchmark-Simulationen unter der Verwendung der in den Teilprojekten verwendeten Homogenisierungsmethoden, sowie der Abgleich mit experimentellen Untersuchungen erlaubt hierbei die Validierung der mikrostrukturellen Simulationen.
Head
Prof. Dr.-Ing. Jörg Schröder
Participating Institutes
- UFF - Institut für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse der TU Chemnitz
- Institut für Mechanik der Universität Duisburg-Essen
- Institut für Technische Mechanik des KIT
- Professur Formgebende Fertigungsverfahren der TU Dresden
- Professur für Numerische und Experimentelle Festkörpermechanik der TU Dresden
- PtU - Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen der TU Darmstadt
- IEM - Institut für Elektrische Maschinen der RWTH Aachen
- IBF - Institut für Bildsame Formgebung der RWTH Aachen
- bime - Bremer Institut für Strukturmechanik und Produktionsanlagen der Universität Bremen
- LTM - Lehrstuhl für Technische Mechanik der Friedrich-Alexander Universität Nürnberg-Erlangen