DOI Kapitel:
A. Das akademische Jahr 2022
DOI Kapitel:II. Wissenschaftliche Vorträge
DOI Artikel:Nestler, Britta: Effiziente Materialentwicklung durch Mikrostruktursimulationen
DOI Seite / Zitierlink:https://doi.org/10.11588/diglit.67410#0090
II. Wissenschaftliche Vorträge
Mechanisch und strömungsmechanisch induzierte Mikrostrukturän-
derung: Um einerseits die Auswirkung von Druck- und Zugspannungen auf
Mikrostrukturen in Belastungs- und Festigkeitsversuchen und anderseits rheolo-
gische Prozesse beschreiben zu können, wurde eine Erweiterung der Phasenfeld-
methode zur Berücksichtigung elasto-plastischer Energien für kleine und große
Deformationen erreicht. Mit dem gekoppelten Mikrostruktur-Mechanik-Modell
wurden spannungsinduzierte Phasenumwandlungsprozesse, wie z. B. die Bildung
martensitischer Domänen in einem ferritischen Grundwerkstoff simuliert. Wei-
terhin konnten die Modelle zur Vorhersage von Mikrorissen in Kornstrukturen
eingesetzt werden (Abb. 7). Zur Modellierung von Strömungsprozessen in Flüs-
sigphasen wurden zwei Strömungslöser (Computational Fluid Dynamics (CFD)-
Programme) entwickelt basierend auf der numerischen Lösung der Navier-Stokes
Gleichungen und auf der Lattice-Boltzmann Methode. Die CFD-Verfahren wur-
den mit den Reaktions-Diffusionsgleichungen des Phasenfeldmodells gekoppelt.
In Simulationen wurde der Einfluss der Strömung auf diffusive Vorgänge, auf die
Strukturbildungsmechanismen und Wachstumsmorphologien untersucht. Weiter-
hin wurden die Verfahren zur Bestimmung der Porosität-Permeabilität-Zusam-
menhänge in porösen Medien (offenporige Schäume und Partikelsysteme), zur
Charakterisierung der Wechselwirkung von Partikeln untereinander und mit an-
deren Grenzflächen sowie zur Analyse des Auftretens von Partikel-Agglomeratio-
nen eingesetzt. Zukünftige Forschungsarbeiten addressieren die Kombination von
Strömungsmechanik und Kontinuumsmechanik zur Lösung von Fluid-Struktur-
Interaktionen.
Abl>. 7: a) Simulation einerferritisch-martensitischen Mikrostruktur mit farbig gekennzeichneten marten-
sitischen Varianten in einer grau unterlegten Kornstruktur eines Dualphasenstrahls, b) Rissausbreitung in
Faserverbundwerkstoffen unter dem Einfluss induzierter Druckspannung, Graphiken von Daniel Schneider,
IAM-MMS/KIT und Lukas Schöller, IDM/HKA.
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Mechanisch und strömungsmechanisch induzierte Mikrostrukturän-
derung: Um einerseits die Auswirkung von Druck- und Zugspannungen auf
Mikrostrukturen in Belastungs- und Festigkeitsversuchen und anderseits rheolo-
gische Prozesse beschreiben zu können, wurde eine Erweiterung der Phasenfeld-
methode zur Berücksichtigung elasto-plastischer Energien für kleine und große
Deformationen erreicht. Mit dem gekoppelten Mikrostruktur-Mechanik-Modell
wurden spannungsinduzierte Phasenumwandlungsprozesse, wie z. B. die Bildung
martensitischer Domänen in einem ferritischen Grundwerkstoff simuliert. Wei-
terhin konnten die Modelle zur Vorhersage von Mikrorissen in Kornstrukturen
eingesetzt werden (Abb. 7). Zur Modellierung von Strömungsprozessen in Flüs-
sigphasen wurden zwei Strömungslöser (Computational Fluid Dynamics (CFD)-
Programme) entwickelt basierend auf der numerischen Lösung der Navier-Stokes
Gleichungen und auf der Lattice-Boltzmann Methode. Die CFD-Verfahren wur-
den mit den Reaktions-Diffusionsgleichungen des Phasenfeldmodells gekoppelt.
In Simulationen wurde der Einfluss der Strömung auf diffusive Vorgänge, auf die
Strukturbildungsmechanismen und Wachstumsmorphologien untersucht. Weiter-
hin wurden die Verfahren zur Bestimmung der Porosität-Permeabilität-Zusam-
menhänge in porösen Medien (offenporige Schäume und Partikelsysteme), zur
Charakterisierung der Wechselwirkung von Partikeln untereinander und mit an-
deren Grenzflächen sowie zur Analyse des Auftretens von Partikel-Agglomeratio-
nen eingesetzt. Zukünftige Forschungsarbeiten addressieren die Kombination von
Strömungsmechanik und Kontinuumsmechanik zur Lösung von Fluid-Struktur-
Interaktionen.
Abl>. 7: a) Simulation einerferritisch-martensitischen Mikrostruktur mit farbig gekennzeichneten marten-
sitischen Varianten in einer grau unterlegten Kornstruktur eines Dualphasenstrahls, b) Rissausbreitung in
Faserverbundwerkstoffen unter dem Einfluss induzierter Druckspannung, Graphiken von Daniel Schneider,
IAM-MMS/KIT und Lukas Schöller, IDM/HKA.
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