Energie-, impuls und drehimpulskonsistente Kontaktbeschreibungen von thermomechanischen Systemen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Hesch
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 213332783

• Erstellungsjahr: 2018

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In dem Projekt wurde eine thermodynamisch konsistente Beschreibung von thermobruchmechanischen Vorgängen entwickelt, diskretisiert und getestet. Dabei wurden die komplexen Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Feldern, dem mechanischen, dem thermischen und dem bruchmechanischen Feld, in die konstitutive Modellierung eingebunden. Weitere Neuentwicklungen betreffen die Applikation von Mortar Kontaktformulierungen auf hierarchisch verfeinerte NURBS Formfunktionen an der Kontaktoberfläche. Im weiteren Verlauf des Projektes wurden Mortar Kontaktelemente auf das thermobruchmechanische Mehrfeld-System angepasst und mit einer Reihe von konstitutiven Eigenschaften versehen. Für das thermische Feld ist abhängig vom Druck in der Kontaktoberfläche die Wärmeleitfähigkeit modelliert worden, zudem können nun temperaturabhängige adhäsive Effekte in dieser variationell konsistenten Mortar Methode beschrieben werden. In tangentialer Richtung konnten erstmalig anisotrope Reibgesetze auf Basis Coulomb’scher Reibung mit Mortarelemente entworfen und in das thermomechanische System integriert werden. Die im mechanischen Feld dissipierte Energie wird vollständig in das thermische Feld übergeleitet, was die Konstruktion energieerhaltender Zeitintegratoren ermöglicht.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2018) Variational phase-field formulation of non-linear ductile fracture. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 342 71–94
  Dittmann, M.; Aldakheel, F.; Schulte, J.; Wriggers, P.; Hesch, C.
  
• (2019) Variational modeling of thermomechanical fracture and anisotropic frictional mortar contact problems with adhesion. Comput Mech (Computational Mechanics) 63 (3) 571–591
  M. Dittmann, C. Hesch, M. Krüger, F. Schmidt and S. Schuß.
  
• Discretisation techniques for large deformation computational contact elastodynamics. Karlsruhe Institut für Technologie, PhD thesis, 2014
  M. Franke
  
• Hierarchical NURBS and a higher-order phase-field approach to fracture for finite-deformation contact problems. Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., 301:242–258, 2016
  C. Hesch, M. Franke, M. Dittmann and I. Temizer
  
• Phase-field approach to fracture for finitedeformation contact problems. Proc. Appl. Math. Mech., 16:123–124, 2016
  M. Franke, C. Hesch and M. Dittmann