Geometrical Modeling and Numerical Simulation of Heterogeneous Materials

Dipl.-Ing. Brands, Dominik

Dateibereich 31431

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Bei Simulationen unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode spielt neben der Materialmodellierung und Elementformulierung die Diskretisierung des zu untersuchenden Körpers oder Materials durch finite Elemente eine große Rolle. Diese Aufgabe wird erschwert, wenn es sich um heterogene Materialien handelt. Bei diesen müssen zusätzlich zu den äußeren freien Oberflächen die inneren Grenzschichten zwischen den jeweiligen Individuen berücksichtigt werden. In vielen Materialien sind diese Grenzflächen durch Wachstums- oder Umwandlungsprozesse entstanden, können somit auch komplexe Strukturen aufweisen und erschweren die geometrische Beschreibung. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich im Wesentlichen mit der numerischen Analyse solcher Materialien ausgehend von der Konstruktion der Geometrien bis hin zur Auswertung der Simulationsergebnisse. Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Simulation von erkrankten Blutgefäßen und geht dort vor allem auf die Rekonstruktion von patienten-spezifischen Arteriengeometrien ein. Die Ergebnisse von zwei- und dreidimensionalen FE-Berechnung verdeutlichen das Einsatzgebiet der vorgestellten Methodik. Die Berücksichtigung der Heterogenität moderner Zweiphasenstähle in der numerischen Simulation wird im anschließenden Teil der Arbeit vorgestellt. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf dem Einsatz von geometrisch vereinfachten Ersatzstrukturen, die ein vergleichbares mechanisches Antwortverhalten zur realen Mikrostruktur liefern. Die Anwendbarkeit dieser Methode wird in verschiedenen Randwertproblemen unter Einsatz eines direkten Mikro-Makro Übergangs gezeigt.
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Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Ingenieurwissenschaften » Bauwissenschaften
Dewey Dezimal-Klassifikation:
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 620 Ingenieurwissenschaften » 624 Bauingenieurwesen, Ingenieurbauten
Stichwörter:
Finite Element Method, Biomechanics, Homogenization, Two-Phase Steels
Beitragende:
Prof. Dr. Schröder, Jörg [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr. Schröder, Jörg [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Prof. Dr. Klawonn, Axel [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Prof. Dr.-Ing. Wall, Wolfgang A. [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Englisch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
19.09.2012
Dokument erstellt am:
10.10.2012
Promotionsantrag am:
25.01.2012
Dateien geändert am:
10.10.2012
Medientyp:
Text