Eingang zum Volltext in OPUS

Lizenz

Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:kobv:83-opus-16965
URL: http://opus.kobv.de/tuberlin/volltexte/2008/1696/

Weinberg, Kerstin

Material Modeling of Microstructured Solids — Theory, Numeric and Applications —

Modellierung für mikrostrukturierte Materialien - Theorie, Numerik und Anwendungen -

pdf-Format:
Dokument 1.pdf (16.383 KB)
Print-on-Demand:

Kurzfassung auf Englisch

This work presents a systematic approach to incorporate
microstructural changes in the constitutive modeling of the
macroscopic material behavior. In particular we consider materials that are in its virgin state isotropic and develop a microstructure as a consequence of mechanical or thermal loading. To provide purely heuristic theories with a more refined background a mesoscopic theory will be introduced. Mesoscopic
theories fall somewhere in between microscopic and macroscopic
theories in the sense that no microscopic interactions between
atoms and molecules are considered. Rather mesoscopic field equations
contain additional variables which have to do with microstructural changes of the material.


The focus of this work is on modeling the material in a way that enables a numerical computation of engineering or biological structures. Special emphasis is put on dynamically loaded structures undergoing large deformations. The theoretical framework is based on (local and instantaneous) energy-minimizing principles. In consequence, the presented algorithms for numerical simulations are strictly variational.
Exemplarily the fragmentation of ductile metal structures, the assessment of damage in microelectronic components and the shock wave induced damage in a human kidney are analyzed.

Kurzfassung auf Deutsch

Die Arbeit präsentiert einen systematischen Ansatz um mikromechanische Änderungen in der
makroskopischen Modellierung des Materialverhaltens zu berücksichtigen. Dazu betrachten wir
Materialien die zunächst isotrop sind, im Verlaufe der Belastung aber eine gewisse Mikrostruktur entwickeln. Wesentliche Effekte dieser mikrostrukturellen Entwicklung werden mit Hilfe einer mesoskopischen Theorie im makroskopischen Materialgesetz berücksichtigt.

Insbesondere geht es bei dieser Modellierung darum die Materialgesetze so zu formulieren, dass sie eine numerische Berechnung komplexer Strukturen ermöglichen. Solche Strukturen erfahren dabei große Verformungen und schnelle Belastungen. Sämtliche Formulierungen basieren daher auf (lokaler und zeitinkrementeller) Energieminimierung und die vorgestellten Algorithmen sind folglich variationell.
Beispielhaft werden die Zersprengung eines duktilen Metallrings, die Schädigung eines mikroelektronischen Verbindungsbauteils und die Schockwellenbehandlung einer menschlichen Niere simuliert und analysiert.

Freie Schlagwörter (Deutsch): Mechanik , Schädigung , Plastizität , Finite-Elemente-Methode , Materialgesetze
Freie Schlagwörter (Englisch): Plasticity , finite deformation , damage , finite element analysis , constitutive equations
Institut: Institut für Mechanik
Fakultät: Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Dokumentart: Habilitation
Hauptberichter: Prof. W. H. Müller
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 25.06.2007
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 14.01.2008
Lizenz: Minimallizenz mit PoD (Print-on-Demand): Typ Dissertation