FASS - Physically based modelling and simulation of the mechanical behaviour of metallic thin film systems and fine grained surfaces under cyclic loading

Dieses Projekt zielt auf die physikalische Modellierung und Simulation des mechanischen Verhaltens von polykristallinen metallischen Dünnschichtsystemen und Mikrosäulen unter zyklischer Beanspruchung. Erstmalig bei der Untersuchung von Ermüdung werden wir dabei ein umfassendes Mehrskalen-Framework verwenden, dass aus Molekular Dynamik, Diskreter und Continuums-Versetzungsdynamik besteht. Mit Hilfe dieser Methoden werden wir das Zusammenspiel und die Interaktion von Oberflächen und Grenzflächen (Korngrenzen) mit ermüdungsinduzierten Versetzungsstrukturen und Rissen untersuchen, um die frühen Stadien des Ermüdungsversagens in Massivmaterial sowie in mikroskaligen Komponenten zu untersuchen. Die Untersuchungen fokussieren auf kleine Proben, die eine vollständige Simulation der mikrostrukturellen Prozesse erlauben. Damit können wir die Modellierung durch einen direkten Vergleich der Simulationen mit maßgeschneiderten Experimenten, die für das Projekt äußerst wichtig sind, direkt validieren.Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist es, ein physikalisches Fundament für rechnergestütztes Design ermüdungs-resistenter Mikrostruktur zu schaffen. Dieses Ziel wird durch ein Mehrskalen-Framework verwirklicht, welches physikalisch-basierte Vorhersagen für die frühen Stadien von Ermüdungsversagen treffen kann. Dies hat einen großen Nutzen für eine Reihe technologischer Anwendungen, wie z.B. die Verbesserung der Dauerfestigkeit durch mechanische Oberflächenbehandlung sowie die Verbesserung des Ermüdungsverhaltens von mikroskaligen Bauteilen.