Bauteilintegrität

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  Schädigungsmechanische Simulation eines Aufschweißbiegeversuchs zur Zähigkeitscharakterisierung im Bauwesen. IEHK Schädigungsmechanische Simulation eines Aufschweißbiegeversuchs zur Zähigkeitscharakterisierung im Bauwesen.

Der nachhaltige Umgang mit natürlichen Ressourcen erfordert die optimale Ausnutzung angebotener mechanischer Eigenschaftsprofile. Deshalb befasst sich die Gruppe Bauteilintegrität mit der Entwicklung und Anwendung schädigungsmechanischer Modellierungsansätze. Das Ziel ist es, verbesserte Methoden für die Grenzzustandsbetrachtung hochbeanspruchter Bauteile des Bauwesens und des Maschinenbaus bereitzustellen.

Eine besondere Herausforderung stellt hierbei die Skalenkopplung schädigungsmechanischer Modelle zwischen mm-Skala (Größe typischer Laborproben) und m-Skala (Bauteilskala) dar. Ein weiterer Untersuchungsschwerpunkt die Verknüpfung von Zähigkeitseigenschaften mit Bauteilversagenseigenschaften auf Basis numerischer Rechenmodelle.

Ein wichtiger Aspekt der Forschungstätigkeit liegt in der Zusammenführung von schädigungsmechanischen Simulationen und entsprechenden experimentellen Untersuchungen auf der Laborproben– und Bauteilskala. Durch eine Validierung der Vorhersagekraft schädigungsmechanischer Simulationen an praxisrelevanten Anwendungsbeispielen soll der Transfer in industriell relevante Prozesse ermöglicht werden. Dieser erfolgt zum Beispiel durch die Ableitung von verbesserten Ingenieurmodellen für die industrielle Praxis auf Basis schädigungsmechanischer Simulationen. Durch das Vorantreiben einsatzgerechter Werkstoffausnutzung besteht die Möglichkeit Leichtbaukonzepte zu etablieren.

Die dazu bisher erreichten Forschungsergebnisse stoßen auf großes Interesse in Industrie und Forschung. So wurde ein kürzlich entwickeltes Konzept für die bessere Ausnutzung hochfester Stähle im Bauwesen von der Jury des Stahl-Innovationspreises 2015 als eines der zehn besten Projekte in der Kategorie „Stahl in Forschung und Entwicklung“ ausgezeichnet ( http://www.stahl-online.de/wp-content/uploads/2013/10/D502_Stahl-Innovationspreis_2015.pdf ). In einem der zugehörigen Forschungsprojekte über die Anwendung hochfester Stähle im Druckbehälterbau konnte der Berstdruck eines Druckbehälters aus hochfestem Stahl mit Hilfe der Schädigungsmechanik mit einer Abweichung von lediglich 4% vorhergesagt werden. (Projektbeschreibung: http://www.stahl-blog.de/wp-content/uploads/2016/07/P690_Q.pdf).

Für experimentelle Untersuchungen greift die Arbeitsgruppe auf den servohydraulischen Maschinenpark des IEHK am zmb zurück und setzt Methoden wie optische Verformungsmessung ein.

  Im Berstversuch getester Druckbehälter, der zur Validierung schädigungsmechanischer Simulationen eingesetzt wurde. IEHK Im Berstversuch getester Druckbehälter, der zur Validierung schädigungsmechanischer Simulationen eingesetzt wurde.
 
 

Versuchsvideo: https://youtu.be/L41A-OirYGE