Skalenübergreifende Bruchvorgänge: Integration von Mechanik, Materialwissenschaften, Mathematik, Chemie und Physik (FRASCAL)

Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung - Gesamtprojekt


Details zum Projekt

Projektleiter/in:
Prof. Dr.-Ing. Paul Steinmann

Projektbeteiligte:
Prof. Dr. Bernd Meyer
Prof. Dr.-Ing. Erik Bitzek
Prof. Dr. Dirk Zahn
Prof. Dr. Thorsten Pöschel
Prof. Dr. Michael Zaiser
Dr.-Ing. Sebastian Pfaller
Dr. Paolo Moretti
PD Dr. Julia Mergheim
Prof. Dr.-Ing. Sigrid Leyendecker
Prof. Dr.-Ing. Paul Steinmann
Prof. Dr. Michael Stingl
Prof. Dr. Ana-Suncana Smith

Beteiligte FAU-Organisationseinheiten:
Lehrstuhl für Multiscale Simulation of Particulate Systems
Lehrstuhl für Technische Dynamik
Lehrstuhl für Technische Mechanik
Lehrstuhl für Werkstoffsimulation
Professur für Angewandte Mathematik (Kontinuierliche Optimierung)
Professur für Computational Chemistry
Professur für Theoretische Chemie
Professur für Theoretische Physik
Professur für Werkstoffwissenschaften (Simulation und Werkstoffeigenschaften)
Zentralinstitut für Scientific Computing (ZISC)

Mittelgeber: DFG / Graduiertenkolleg (GRK)
Akronym: GRK 2423 FRASCAL
Projektstart: 01.01.2019
Projektende: 30.06.2023


Abstract (fachliche Beschreibung):

Das Graduiertenkolleg (GK) zielt auf das vertiefte Verständnis des Bruchverhaltens spröder, heterogener Materialien, indem es Simulationsmethoden entwickelt, die den vielskaligen Charakter von Bruchvorgängen erfassen können. Durch i) Verankerung in verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen, ii) Fokussierung auf den Einfluss von Heterogenitäten auf das Bruchverhalten auf verschiedenen Zeit- und Längenskalen sowie iii) Integration hochgradig spezialisierter Ansätze in ein „holistisches“ Konzept widmet sich das GK einem anspruchsvollen Querschnittsthema der Werkstoffmechanik. Obwohl Ansätze für Simulationen zur Beschreibung des Bruchverhaltens für bestimmte Materialtypen sowie spezifische Zeit- und Längenskalen existieren, fehlt bislang ein ganzheitlicher, übergreifender Ansatz, mit dem Bruchvorgänge in diversen, besonders in heterogenen Materialien und in verschiedener zeit- und räumlicher Auflösung erfassbar sind. Daher beantragen wir ein interdisziplinäres GK aus Mechanik, Werkstoffwissenschaften, Mathematik, Chemie und Physik, das die erforderliche Methodik zur Untersuchung der Mechanismen des Sprödbruchs und deren Beeinflussung durch mehrskalige Heterogenitäten in verschiedenen Materialien entwickeln wird. Die so erzielten Erkenntnisse und der methodische Rahmen werden es erlauben, in Bezug auf das Bruchverhalten maßgeschneiderte und optimierte Materialien zu entwickeln. Das GK wird ein repräsentatives Spektrum spröder Materialien und deren Komposite sowie granulare und poröse Materialien umfassen. Im GK werden diese auf für Natur- und Ingenieurwissenschaften relevanten Zeit- und Längenskalen in subatomaren, atomaren, mesoskaligen und makroskopischen Beschreibungen untersucht. Die Modellierungen und Simulationen beruhen auf Ansätzen der Quantenmechanik, der Molekularmechanik und der Kontinuumsmechanik. Diese werden in einen umfassenden Rahmen eingebettet, der perspektivisch zu einem virtuellen Labor führt, das letztlich aufwändige und teure Material- und Bauteilversuche ergänzen und minimieren soll. Im GK werden Nachwuchsforscherinnen und -forscher unter Betreuung erfahrener PAs zu anspruchsvollen skalenübergreifenden Fragen von Bruchvorgängen forschen. Das GK wird in der Forschung und Lehre Synergien fördern und soll ein Schlüsselelement in den interdisziplinären Forschungsschwerpunkten „Neue Materialien und Prozesse“ sowie „Modellierung–Simulation–Optimierung“ der FAU werden.


Forschungsschwerpunkte der FAU
Neue Materialen und Prozesse

Teilprojekte:

Teilprojekt P1 – Chemie an der Bruchspitze
Teilprojekt P2 - Atomistics of Crack-Heterogeneity Interactions
Rissbildung in Nanopartikel-Polymer Kompositen: von der Nano- zur Mesoskala
Teilprojekt P4 - Fragmentation in Large Scale DEM Simulations
Teilprojekt P5 - Compressive Failure in Porous Materials
Teilprojekt P6 - Fracture in Thermoplastics: Discrete-to-Continuum
Teilprojekt P7 - Collective Phenomena in Failure at Complex Interfaces
Teilprojekt P8 - Fracture in Polymer Composites: Meso to Macro
Teilprojekt P9 - Adaptive Dynamic Fracture Simulation
Teilprojekt P10 - Configurational Fracture/Surface Mechanics
Teilprojekt P11 - Fracture Control by Material Optimization
Teilprojekt P12 - Postdoctoral Project: Quantum-to-Continuum Model of Thermoset Fracture

Zuletzt aktualisiert 2019-14-05 um 10:14