SWM - Struktur- und Werkstoffmechanik
Die Entwicklung und Herstellung innovativer Produkte unter Verwendung neuer Materialien erfordert vertiefte Kenntnisse von analytischen und numerischen Berechnungsverfahren zur gefahrfreien Auslegung von Bauteilen und Maschinen. Die Vermittlung dieser Kenntnisse ist eine der wesentlichen Aufgaben des Lehrstuhls Struktur- und Werkstoffmechanik im Bachelor- und Masterstudium. Mit der am SWM betriebenen Kopplung von Ausbildung, Modellierung, Experiment und Anwendung werden angehende Ingenieurinnen und Ingenieure somit mehrschichtig auf die in der Industrie stetig steigenden Herausforderungen bei der Berechnung von Bauteilen des Maschinenbaus vorbereitet.
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Ziel und Motivation
Mit der Kopplung von Ausbildung, Modellierung, Experiment und Anwendung werden angehende Ingenieurinnen und Ingenieure am SWM vielseitig auf die in der Industrie stetig steigenden Herausforderungen zur Berechnung von Bauteilen des Maschinenbaus vorbereitet.
Methodenkompetenz
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Multiaxiale Versuche
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Zyklische Versuche
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Induktiv gesteuerte Temperaturversuche
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Optische 3D Messtechnik (GOM Aramis / Atos)
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FEM Simulation (Abaqus)
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Materialmodellierung und Finite-Element Entwicklung
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Parameteridentifikation (homogen + inhomogen)
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Implementierung von Materialgesetzen in der kommerziellen FE Software Abaqus (UMAT, UEL)
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KI-gestützte Materialmodellierung (ANN, PINN)
Themengebiete
Experimentelle Untersuchungen
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Uniaxial-Versuche (Zug/Druck)
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Biaxial-Versuche
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Axial-Torsional-Versuche
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Experimentelle Untersuchungen induktiv erwärmter Bauteile
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Zyklische Zugversuche mit optischem Extensometer (auch dehnungsgesteuert)
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Optische Bauteil- und Deformationsmessung (DIC-Multisensor)
Modellierung
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Schädigungsmodellierung mit Regularisierung
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Modell- und Netzadaptivität mehrskaliger Probleme
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Optimale Modell- und Versuchsplanung
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Phasenfeldmodellierung von Hochtemperaturbauteilen
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Phasenumwandlungsplastizität
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Mehrskalenmodellierung heterogener Materialsysteme wie mehrlagige Werkzeugbeschichtungen
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Anisotropes Verfestigungsverhalten von Polymeren
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Klebschichtversagen mit stochastischen Methoden
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Aushärtung von Werkstoffen auf Epoxidharzbasis
Parameteridentifikation
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Parameteridentifikation nichtlinearer Werkstoffe unter Verwendung optischer Methoden
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Parameteridentifikation mit Fuzzy und stochastischen Methoden
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Parameteridentifikation mit epistemischen und aleatorischen Methoden
Simulation
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Adaptive Netzverfeinerung für Parameteridentifikation und Phasenfeldsimulation
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Simulation von Fertigungsprozessen unter Berücksichtigung von Phasenumwandlungen
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Simulation von anisotropen Kunststoffen infolge des Reckvorgangs
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Simulation inelastischer Klebschichten und faserverstärkter Kunststoffe des Automobilleichtbaus
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Entwicklung numerischer Methoden zur effizienten Simulation von Finite-Element Strukturen
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Umformsimulation nicht ausgehärteter Prepregs
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Aushärtungssimulation von Epoxidharzen
