Modellierung und Numerik von Schneid- und Reißvorgängen duktiler Materialien

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Paul Steinmann
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2005
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5200885

In diesem Teilprojekt soll eine numerische Strategie entwickelt werden, mit der Zerkleinerungsvorgänge duktiler Materialien mittels Schneiden und Reißen zuverlässig und effizient im Rahmen der FE-Methode simuliert werden können. Vom Gesichtspunkt der kontinuumsmechanischen Modellierung und algorithmischen Umsetzung bestehen die Schwierigkeiten darin, daß mit Schneid- und Reißvorgängen hohe bis sehr hohe Deformationsgeschwindigkeiten, lokal sehr großen inelastischen Verzerrungen und schließlich diskrete Trennvorgänge in dem Material verbunden sind. Die kontinuumsmechanische Modellierung und numerische Simulation solcher Prozesse ist noch wenig entwickelt. Das Novum des hier beantragten Projektes ist daher zum einen die Verwendung einer geometrisch exakten Kontinuumsbeschreibung endlicher und geschwindigkeitsabhängiger inelastischer Deformationsvorgänge mit Schädigung und zum anderen die integrale algorithmische Umsetzung des diskreten makroskopischen Trennvorganges in eine durchgehende FE-Strategie. Basierend auf experimentellen Daten insbesondere von Teilprojekt 2 (Prof. Wüstenberg) und Teilprojekt 3 (Prof. Weichert) soll dann das entwickelte numerische Vorgehen anhand von qualitativ verschiedenen Versuchen zum Schneiden und Reißen verifiziert und Parameterstudien durchgeführt werden. Zusammenfassend wird erwartet, daß mit der numerischen Simulation von Schneid- und Reißvorgängen duktiler Materialien Parameterstudien schnell und kostengünstig im Vorfeld zu aufwendigen experimentellen Versuchsreihen durchgeführt werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen