Modellierung des Verpackungsverhaltens von geschlossenzelligem Metallschaum unter Druckbelastung

Die Abschätzung des Verhaltens von geschlossenzelligen Metallschäumen unter Druckbelastung ist eine komplexe Aufgabe und muss das Problem des Beulens, der plastischen Verformung der Zellwände, des Selbstkontakts, der Schadensakkumulation, der entstehenden Risse und ihres Wachstums usw. berücksichtigen. Die vollständige Abbildung des Problems ist so kompliziert, dass seine direkte Lösung für die Anwendung in der Industrie sehr teuer ist.

In der Arbeit wird ein vereinfachtes Schema zur Abschätzung der in den metallischen geschlossenzelligen Schäumen auftretenden Dehnungslokalisationen und der verpackten Bereiche der Zellen vorgeschlagen. Die Arbeit ist in zwei Hauptteile gegliedert. Der erste Teil ist dem Keimbildungsproblem der Dehnungslokalisationen gewidmet und basiert auf der Lösung des linearen Knickproblems für geschlossenzellige Metallschäume, die mit Hilfe der Voronoi-Tesselierung modelliert wurden. Im zweiten Teil wird die Modellierung der Verpackungsausbreitung in geschlossenzelligen Metallschäumen behandelt. Die Modellierung basiert auf dem Phasenfeldansatz. Die Verifizierung des vorgeschlagenen Schätzschemas erfolgt auf der Grundlage experimenteller Daten für den geschlossenzelligen Aluminiumschaum Alulight®.

Modeling of packaging behavior of metallic closed-cells foam under compressive loading

Estimation of behavior of metal closed-cell foams under compressive loading is a complex task and must take into account buckling problem, plastic deformation of the cell walls, self-contact problem, damage accumulation, arising cracks and their growth, etc. Full map of the problem is such complicated,  that its direct solution is very expensive for application in the industry.

In the work in proposed simplified scheme for estimation of arising in the metallic closed-cell foams strain localizations and packaged domains of cells. The work is divided on two main parts. First part is devoted to the nucleation problem of strain localizations and based on the solution of the linear buckling problemfor closed-cell metallic foammodeled bymeans of Voronoi tessellation. In the second part is discussed themodeling of packaging propagation in themetallic closed-cell foams. Modeling is based on the phase-field approach. Verification of proposed estimation scheme is performed on base the of experimental data for aluminumclosed-cell foamAlulight®.