Adaptive Approximationsverfahren zur Multiskalensimulation des nichtlinearen Verhaltens von Kompositen

Faserverstärkte Kunststoffbauteile sind von essentieller Bedeutung in verschiedenen Anwendungen, wie zum Beispiel im Automobilbau oder in der Medizintechnik. Bei mikrostrukturierten Materialien hängt das makroskopische Deformations- und Versagensverhalten maßgeblich von der Mikrostruktur ab, da sie vom Herstellungsprozess beeinflusst wird. Zur Vorhersage dieser Effekte reicht eine rein makroskopische Betrachtung oft nicht aus oder es müssen komplizierte phänomenologische Modelle verwendet werden, welche nur für spezielle Versagensfälle gültig sind. 

Verbundforschungsvorhaben MuSiKo

Im BMBF-Verbundprojekt MuSiKo entwickeln wir effiziente Mehrskalensimulationstechniken gemeinsam mit Forschern der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU), der Universität des Saarlandes und des Karlsruher Institutes für Technologie. Die Abkürzung steht für »Adaptive Approximationsverfahren zur Multiskalensimulation des nichtlinearen Verhaltens von Kompositen«. Die Industriepartner Robert Bosch GmbH und Siemens PLM Software unterstützen das Forschungsprojekt.

Der verwendete Mehrskalenansatz basiert auf einer gekoppelten Lösung des makroskopischen und des mikroskopischen Problems. Als Eingangsparameter für die Simulation müssen lediglich die Eigenschaften der Matrix und der Fasern, sowie die lokale Faserorientierung bestimmt werden. Das mechanische Verhalten auf der Bauteilebene ergibt sich durch die gemittelten mikroskopischen Größen.