Abteilung Simulationsverfahren und Kontinuumsmechanik (SK)

Die Abteilung Simulationsverfahren und Kontinuumsmechanik (SK) ist die jüngste Abteilung des DIK. Kernkompetenz der Abteilung ist die mehrskalige Simulation des Materialverhaltens von Elastomeren und deren Anwendung in der Optimierung und Lebensdauervorhersage von Bauteilen. Computersimulationen bedeuten „so zu tun als ob“, man versucht also, das reale Verhalten von Systemen auf dem Computer nachzustellen. Gegenüber klassischen Experimenten hat man hierbei viele Vorteile:

  • Das Verhalten von komplexen Bauteilen kann bereits am Computer studiert werden, noch bevor die Bauteile als Prototypen hergestellt werden.
  • Durch Simulationen kann man Einsichten in die Prozesse bekommen, die sich in der Realität nicht durch Messungen erfassen lassen. Man kann „nach innen“ schauen.
  • Viele Experimente sind äußerst aufwändig, laufen viel zu langsam oder zu schnell ab, so dass man kaum oder nur teilweise zufriedenstellende Ergebnisse erzielt. Auch hier helfen Simulationsverfahren.
  • Wenn man verschiedene Varianten eines Produktes testen will, was insbesondere für Optimierungen notwendig ist, sind Simulationsmethoden extrem hilfreich, in vielen Fällen preiswerter und schneller durchzuführen als Experimente.

Natürlich können auch die besten Simulationsverfahren Experimente nicht vollständig ersetzen. Sie sollen eher dazu dienen, die Anzahl an Versuchen sinnvoll zu reduzieren und im späteren Verlauf die Produktentwicklung unterstützend zu begleiten.

Abteilungsleiter

Dr. Nils Hendrik Kröger

Telefon: +49 511 84201-713

Kontakt

Publikationen im DIK

Curriculum vitae

Forschungsschwerpunkte

  • Problemangepasste Materialmodelle für gefüllte Elastomere, Thermoplaste, TPVs, geschäumte Materialien u.ä. (unter Berücksichtigung von Mullins- und Payne-Effekt, Materialdämpfung und Anisotropie)
  • Implementierung neuer Stoffgesetzkonzepte in kommerzielle FE-Programme wie Abaqus, MSC.Marc
  • Parameteridentifikation anhand homogener und inhomgener Belastungsverteilungen
  • Simulation von Ermüdungs- und Alterungsprozessen
  • Materialdämpfung und Anisotropie

Projektaufrufe

Finite-Elemente-Simulation des mechanischen Verhaltens von Moosgummibauteilen

  • Mikromechanische Simulation der Moosgummistruktur
  • Modular aufgebautes Makromodell
  • Experimentelle Untersuchungen an problemangepasste Probekörper und Modellvalidierung

Weitere Informationen finden Sie hier.

Entwicklung FE-geeigneter Stoffgesetze

  • Phänomenologische Stoffgesetze für hochbelastete technische Gummiwerkstoffe
  • Konzept der repräsentativen Raumrichtungen
  • Kontinuumsmechanische Beschreibung inelastischer Effekte
  • Berücksichtigung des Mullins- und Payne-Effekts
  • Beschreibung dynamischer und thermomechanisch gekoppelter Phänomene
  • Erweiterung von viskohyperelastischen Materialgesetzen

Effiziente FE-Simulationen technischer Elastomerbauteile

  • Spannungs-Verzerrungsanalyse
  • Rechnergestützte Bauteilauslegung und -optimierung
  • Simulation von Ermüdungs- und Schädigungsprozessen
  • Parameteridentifikation anhand inhomogener BelastungsverteilungenSoftwarelösungen zur Auswertung von Messergebnissen

Nachbildung von Selbstorganisationsvorgängen

  • Aufklärung der physikalischen Ursachen des Materialverhaltens
  • Berücksichtigung des mechanischen und thermischen Zerfalls
  • Einbindung der Materialeigenschaften in die rechnergestützte Optimierung

Entwicklung neuartiger Ansätze zur Lebensdauervorhersage komplex belasteter Elastomerbauteile

  • Untersuchung des Einflusses von Richtungmodulation auf die Lebensdauer hochbelasteter technischer Elastomerbauteile
  • Entwicklung tensorieller Schädigungsgrößen unter Berücksichtigung mehraxialer Experimente
  • Gestaltung und Modifizierung ermüdungsoptimierter Geometrien von hochbelasteten technischen Elastomerprodukten