Institut für Mechanik

Enwicklung eines Design Tools für Flow Diverter Devices

• Modellierung von Flow Divertern mit Hilfe trivarianter NURBS
• Kontaktsimulationen mit Hilfe der isogeometrischen Analyse
• Explizite and implizite transiente Berechnungen
• Formgedächtnislegierungen
• BMBF Verbundprojekt BELUCCI 

Aktive und passive Schwingungs- und Geräuschreduktion an Maschinen und Strukturen

• Entwurf, Simulation und Erprobung von aktiv geregelten Systemen
• Designoptimierung mit Hilfe passiver Maßnahmen

• Schwingungs- und Akustikmessungen
• Messung frequenzabhängiger Materialparameter (Steifigkeit und Dämpfung)

Modellierung von Versagensmechanismen

• Phasenfeldmethode

• Risswachstum in spröden Materiallien
• Risswachstum in duktilen Materiallien
• Risswachstum in polykristallinen Materiallien

• Risswachstum in gummiartigen Materialien, große Verformungen

• Rissausbreitung mit Hilfe adaptiver Finite-Elemente-Verfahren

Analyse von elektrischen Antrieben und Maschinen

• Berechnung der elektromagnetischen Anregung und der Leistung
• Nutzung dieser Anregung für die numerischen Schwingungsanalysen

• Berechnung des akustischen Verhaltens der elektrischen Maschine
• Vergleich verschiedener Konfigurationen zur Identifikation des optimalen Designs

Entwicklung neuer Berechnungsmethoden und Softwarelösungen

• Finite-Elemente-Methoden für nichtlineare und komplexe Probleme
• Explizite und implizite transiente Berechnungen
• Finite-Elemente-Methoden mit höherwertigen Ansatzfunktionen (p-FEM, SEM, IGA)
• Fiktive Gebietsmethoden (FCM, SCM)

• Semianalytische Methoden (SAFE, SBFEM)
• Mehrfeldprobleme (Thermo-Piezoelektrizität, Fluid-Struktur-Interaktionen)
• Bauteilberechnung/-optimierung (Festigkeit, Crash, Stabilität, Akustik, Wärmeleitung, Elektromechanik)
• Medizintechnik und Biomechanik

Mechanische Charakterisierung von Materialien

• Phasenfeldmethode
• Berechnung und Entwurf von Faserverbundstrukturen (CFK, GFK) und Sandwichstrukturen
• Mikro-Makro-Modelle
• Numerische Homogenisierungsverfahren

• Faser- und partikelverstärkte Materialien, Schaumstoffe, poröse Medien
• Kontinuumsmechanik
• Erweiterte Materialmodellierung
• Elastomere

Modellierung von Mischungs- und Entmischungsvorgängen

• Phasenfeldmethode
• Diffusionsmodelle unter Einbezug der Oberflächenenergie
• Mischungsverhalten von Polymeren
• Mischungsverhalten bei vorliegender mechanischer Beanspruchung

• Einfluss speziell durch Kinematik bei großen Verformungen
• IGA für nötige elementübergreifende Stetigkeit bei DGLen höherer Ordnung

Modellierung von Oxidationsprozessen mit mechanischer Kopplung

• Phasenfeldmethode für Oxidationsprozesse
• Diffusionsmodelle zur Berechnung der Sauerstoffversorgung für Oxidation
• Berücksichtigung der Reaktionskinetik bzgl. beteiligter Stoffe

• Schrumpfung durch Oxidation (siehe Abbildung)
• Abhängigkeit der mechanischen Materialparameter vom Oxidationszustand
• Berechnung der Spannungsverteilung im Material, verursacht durch lokale Oxidation bzw. Schrumpfung

Modellierung von Erstarrungsvorgängen

• Phasenfeld-Simulationen von Erstarrungsvorgängen unter Anwendung von Finite-Elemente-Methoden
• In Kooperation mit dem Institut für Werkstoff- und Fügetechnik (IWF)

Ganzheitliche Simulationsansätze zur akustischen Bewertung von Bauteilen und Maschinen

• Detaillierte Analyse des Kurbeltriebes mit Hilfe einer elastischen Mehrkörpersimulation
• Berücksichtigung der elasto-hydrodynamischen Wechselwirkungen im Rahmen der Mehrkörperanalyse
• Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl Technische Dynamik

• Hörbarmachen der Simulationsergebnisse
• Bewertung hinsichtlich der auditiven Wahrnehmung des Menschen

Bewertung von Poren in Gußbauteilen

• Verteilung der Poren werden mit Hilfe von CT-Scans erfasst und in einen STL-Datensatz überführt
• Poren werden in belastungsrelevanten Bereichen des Bauteils berücksichtigt, um deren Auswirkung zu untersuchen

• Kostengünstige und zuverlässige Vorhersagen bezüglich Materialausnutzung und Belastung
• Einbeziehung der Mikrostruktur von heterogenen und zellulären Werkstoffsystemen in die numerische Analyse

Structural Health Monitoring (SHM), Ultraschallwellen/Lambwellen

• Nutzung von geführten sehr hochfrequenten Wellen zur Strukturüberwachung
• Insbesondere für Faserverbundwerkstoffe ist eine Schädigungsüberwachung von großer Bedeutung
• Die Methoden sind aber auch für alle anderen Materialklassen einsetzbar 

• Numerische und Experimentelle Analysen zur Wellenausbreitung und Schädigungsmechanismen
• Simulation und Auslegung piezoelektrischer Sensor- und Aktornetzwerke

Experimentelle Analysen

• Spannungs-Dehnungsmessungen, Dehnmesstreifen, Hydropulsanlage, Zugversuche
• Schwingungs- und Akustikmessungen (3D-Laservibrometer, Derotator, In-plane Vibrometer)

• Richtcharakteristik-Messungen im Fernfeld
• Freifeldraum, Mikrofonarrays

• Messung frequenzabhängiger Materialparameter
• Impulshammer, Beschleunigungsaufnehmer

Forschungsprojekte des Lehrstuhls:

• unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Daniel Juhre

• unter Leitung von Dr.-Ing. Sascha Eisenträger

• unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Ulrich Gabbert