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Mehr-Mechanismen-Modelle: Theorie und ihre Anwendung auf einige Phänomene im Materialverhalten von Stahl

ArbeitsgruppeAG Modellierung und PDEs
Leitung: Prof. Dr. Michael Böhm ((0421) 218-63841, E-Mail: mbohm@math.uni-bremen.de)
Dr. Michael Wolff
Bearbeiter: Dr. Simone Bökenheide
Dr. Nils Hendrik Kröger
Projektförderung: DFG-Forschungsprojekt BO 1144/4-1
Projektpartner: Prof. Dr. Lakhdar Taleb, INSA Rouen (Nationales Forschungsinstitut), Frankreich
Prof. Dr. G. Cailletaud, Ecole des Mines Paris, France
Prof. Dr. K. Saï, Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax, Tunisia
Prof. Dr.-Ing. H.-W. Zoch (Mitantragsteller), Institut für Werkstofftechnik (IWT) Bremen
Laufzeit: 01.01.2010 - 31.12.2012

Bild des Projekts Mehr-Mechanismen-Modelle: Theorie und ihre Anwendung auf einige Phänomene im Materialverhalten von Stahl

Viele Werkstoffe besitzen ein komplexes Materialverhalten, das neben elastischen durch plastische und viskose Effekte gekennzeichnet ist. Hinzu kommen in verschiedenen Fällen Wechselwirkungen mit Phasenumwandlungen, wie etwa beim Stahl oder bei Formgedächtnismaterialien. Für viele industrielle Anwendungen ist es äußerst wichtig, das Materialverhalten hinreichend gut zu beschreiben und numerische Methoden zu entwickeln, um den möglichen Verzug der Bauteile berechnen zu können.

Ein großes Problem bei der Modellierung des Materialverhaltens ist, dass die Materialgesetze recht kompliziert werden können, wenn mehrere inelastische Effekte als „ein Mechanismus“ (d.h., als eine inelastische Deformation) behandelt werden, wie etwa im sogenannten Chaboche-Modell und seinen Verallgemeinerungen. Eine seit etwa zwanzig Jahren untersuchte mögliche Alternative stellen die sogenannten Zwei- (oder allgemeiner Mehr-) Mechanismen-Modelle dar, bei denen die inelastischen Deformationen in zwei oder mehrere Teile zerlegt werden. Eine Idee dabei ist, dass die Einzelmechanismen (z.B. plastische und viskose Deformationen) relative einfach zu beschreiben sind, und dass sich die eingangs erwähnte Komplexität des Gesamtverhaltens durch Überlagerung (Kopplung) der Einzelmechanismen modellieren und schließlich auch berechnen lässt. Bei der Formulierung der Theorie, der Untersuchung der Modelle auf thermodynamische Konsistenz, der physikalischen Interpretation sowie der Numerik ergeben sich interessante, noch offene Fragen.

Erste Arbeiten zum Projekt wurden veröffentlicht. Aktuelle Arbeitsschwerpunkte sind: