Mikro-Makro-Wechselwirkungen in strukturierten Medien und Partikelsystemen GRK 1554

Teilprojekt: Modellierung der Kriechschädigung bei nichtproportionalen Beanspruchungen  
Bearbeitung: Frau O. Ozhoga-Maslowska  
Betreuung: H. Altenbach, K. Naumenko  
Ausgehend von Mechanismen der Hohlraumbildung und des Wachstums sowie einer ange­nommenen Gefügegeometrie (Körner, Korngrenzen, Partikel) soll ein mikromechanisches Modell entwickelt und verschiedenen Beanspruchungszuständen (ein-, mehrachsig, Zug- und Druckbeanspruchung, variable Hauptspannungsrichtungen) unterworfen werden. Insbesondere soll die Mehrachsigkeits- und Spannungszustandseinflüsse betrachtet werden. Darauf basierend sowie mit Hilfe einer Homogenisierung sind geeignete tensorwertige Schädigungsvariablen sowie entsprechende Evolutionsgleichungen zu entwickeln.

Teilprojekt: Mechanismen-basierte Modellierung hochlegierter warmfester Stähle  
Bearbeitung: Adill Maimati  
Betreuung H. Altenbach, K. Naumenko  
Ausgehend von den Kenntnissen der kriechverzerrungsinduzierten Gefügeänderungen (Vergröberung der Subkornstruktur, Vergröberung von Karbidausscheidungen etc.) sowie in der Werkstoffkunde diskutierten mikromechanischen Modellen (Verbundmodelle für kriechharte und kriechweiche Bereiche, Evolutionsgleichungen für Versetzungsdichte), soll ein mehrachsiges  Modell, das für die Simulation von Großbauteilen einsetzbar ist, entwickelt und verifiziert werden. Zu diesem Zweck ist das Konzept eines mehrphasigen Mediums (Mesomodell) heranzuziehen. Die Konstitutivgleichungen der Bestandteile (hart und weich) sind separat zu formulieren und mit Methoden der Kompositmechanik (Mischungsregeln) zu kombinieren. Da die Volumenanteile von mikrostrukturellen Größen, z.B. mittlere Subkorngröße, abhängig sind, sollen entsprechende Evolutionsgleichungen formuliert werden. Das Makromodell (Modell mit einem Rückspannungstensor und Entfestigungsvariablen) ist durch eine geeignete Mittelung zu formulieren.    

Teilprojekt: Mikro-Makro-Untersuchungen des anisotropen Kriechverhaltens in einer mehrlagigen Schweißnaht  
Bearbeitung: Ivan Lvov  
Betreuung H. Altenbach, K. Naumenko    
Ausgehend von den Konstitutivmodellen und experimentellen Daten zum Kriechen der einzelnen Gefügezonen soll ein mikromechanisches Modell für das mehrlagige Schweißgut entwickelt werden. Mit Hilfe der FEM-Simulationen ist das Kriechverhalten unter gegebenen ein- und mehrachsigen Spannungszuständen numerisch zu simulieren. Dabei ist zu klären, welchen Einfluss die angenommene Gefügegeometrie (Geometrie der Lagen, Breite der Wärmeeinflusszonen) hat und wie sich die Variation dieser Geometrie auswirkt.   Darauf basierend ist ein makromechanisches Konstitutivmodell, das sowohl die Ausgangsanisotropie als auch die schädigungsinduzierte Anisotropie beachtet, zu formulieren. Das Model wird anschließend für eine Schweißnahtanalyse eingesetzt.