Peridynamische Modellierung, Identifikation und Validierung des Verhaltens von Laminatstrukturen nach Schädigungsinitiierung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Holm Altenbach; Professor Dr.-Ing. Konstantin Naumenko
• Fachliche Zuordnung: Mechanik ; Angewandte Mechanik, Statik und Dynamik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 524910452

Mit der Entwicklung fortschrittlicher Fertigungstechnologien werden Verbundwerkstoffe und Laminate in der Technik weit verbreitet, da sie gegenüber herkömmlichen Materialien vorteilhaft sind. Während das Verformungsverhalten bis zum Schadenseintritt durch die klassische Kontinuumsmechanik mit ausreichender Genauigkeit vorhergesagt werden kann, ist die Analyse des fortschreitenden Versagens über den kritischen Schädigungszustand hinaus noch eine große Herausforderung. Die Peridynamik (PD) als Theorie der nichtlokalen Kontinuumsmechanik eignet sich sehr gut zur Analyse diskontinuierlicher Probleme wie Materialversagen, Rissinitialisierung, Rissausbreitung, Rissmusterbildung und Risswechselwirkungen. Basierend auf den jüngsten Aktivitäten der Forschungsgruppe (FG) an der OvGU Magdeburg zur PD Modellierung von Rissmustern in Floatglas, Identifizierung von langreichweitigen Kräften in Peellfilmen, zielt dieses Projekt ab, neuartige Formulierungen für Verbundlaminatstrukturen beizutragen, um Ingenieuren eine alternative Lösung zur Lösung von Bruchproblemen anzubieten. Ein neuartiger konstitutiver PD Ansatz zur einheitlichen Beschreibung von Schadensinitiierung, Schadenswachstum und Rissausbreitung wird von der FG in der OvGU entwickelt. Basierend auf der bisherigen Forschung an Floatglas werden die verfügbaren experimentellen Daten verwendet, um Materialparameter zu identifizieren, die anfängliche Verteilung von Defekten zu erfassen und Schadensmuster in Ringbiegeversuchen an Glasplatten zu beschreiben. Zur Validierung werden Kugelfallversuche simuliert und die Ergebnisse mit experimentellen Daten verglichen. Darüber hinaus werden in OvGU nichtlokale Modelle entwickelt und kalibriert, um langreichweitige Kräfte zu erfassen, die in Peeltests beobachtet werden. Durch die Verwendung des schichtweisen Ansatzes werden die Entwicklungen konsolidiert, um eine neue PD Theorie für Laminate zu formulieren, die extremen Beanspruchungen im postkritischen Schädigungsregime ausgesetzt sind. Basierend auf den verfügbaren experimentellen Daten zum Verbundglas wird eine Benchmark-Aufgabe entwickelt und gelöst, um die theoretischen Entwicklungen sowie analytische und numerische Lösungsverfahren zu überprüfen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen