Studien- und Abschlussarbeiten

Übersicht der Abschlussarbeiten an der Professur für Baumechanik

Mögliche Abschlussarbeiten

Interessante Themen aus dem Bereich der Materialmodellierung, der Versuchsauswertungen und der numerischen Simulationen für Bachelor- und Masterarbeiten werden mit Interessenten direkt abgesprochen.

Abgeschlossene Arbeiten

Bachelorarbeit Lt Simon Seibel 12/2014:

Analyse des Schädigungsverhaltens duktiler Metalle basierend auf Finite-Element-Berechnungen von Ein-Poren-Modellen mit periodischen Randbedingungen

Im Gegensatz zu Berechnungen mit homogenen Verschiebungsrandbedingungen weisen periodische Randbedingungen größere Freiräume im Verformungsverhalten auf.

Im Rahmen der Arbeit wurden vergleichende Berechnungen an Ein-Poren-Modellen mit beiden Randbedingungen durchgeführt. Hierbei wurde jeweils der gleiche Spannungszustand aufgebracht, wobei bei den Berechnungen mit homogenen Randbedingungen Hauptspannungen und bei den Berechnungen mit periodischen Randbedingungen Hauptschubspannungen aufgebracht wurden.

 

 

Bachelorarbeit Lt Martin Kuchenbäcker 12/2014:

Numerische Simulation zur Modifizierung der Geometrie zweiaxial beanspruchter metallischer Proben

Die am Institut entwickelte Probenform zur Verwendung unter biaxialer Beanspruchung weist einen eher filigranen zentralen Bereich auf. Ferner lässt sich die Probengeometrie nicht ohne Weiteres auf dünnere Metallproben übertragen.

Zur Anpassung und Verbesserung der Probengeometrie wurden numerische Simulationen durchgeführt, die wertvolle Hinweise geliefert haben. Schlussendlich konnte eine modifizierte Probengeometrie vorgeschlagen werden.

 

 

 

Bachelorarbeit Lt Alexej Müller 11/2014:

Analyse großer Deformationen in biaxial beanspruchten Kreuzproben mit Hilfe digitaler Bildkorrelation (DIC) im Stereoaufbau

Zur Messung komplexer Verformungen hat sich die digitale Bildkorrelation (engl. digital image correlation -DIC)  etabliert. Hierbei wird während des Verformungsvorganges eine Bildsequenz, die später mittels Mustererkennung ausgewertet werden kann, aufgezeichnet.

Im Rahmen der  Arbeit hat eine erste Einarbeitung in das Bildkorrelationssystem stattgefunden und die Technik wurde auf biaxial beanspruchte Probekörper angewandt.

 

 

 

Bachelorarbeit Lt Janek Tix 11/2014:

Mikromechanische Finite-Element-Studien an Ein-Poren-Modellen zum Schädigungsverhalten duktiler Metalle unter allgemeinen dynamischen Belastungen

In der Arbeit wurde der Einfluss verschiedener Faktoren auf das Schädigungsverhalten duktiler Metalle unter dynamischen Belastungen untersucht. Hierbei konnte auf die Ergebnisse aus der Masterarbeit von Kevin Kuhnt zurückgegriffen werden. Insbesondere wurden zwei unterschiedliche Materialien bei verschiedenen Porositäten untersucht wobei zuerst nur Ein-Poren-Modelle betrachtet wurden.

Die Ergebnisse können zur Validierung des am Institut entwickelten Kontinuumsschädigungsmodels herangezogen werden.

 

 

Masterarbeit Lt Marco Schmidt 10/2014:

Numerische Simulation des Verhaltens ein- und biaxial beanspruchter Metallproben unter Verwendung vereinfachter Schädigungskriterien

Das Verformungsverhalten duktiler Metalle ist dadurch gekennzeichnet, dass größere Verformungen auftreten, bevor schlussendlich Schädigungsprozesse zum Versagen des Materials durch einen Makroriss führen. Hierbei ist bekannt, dass die auftretenden Schädigungsmechanismen vom Spannungszustand im Material abhängig sind.

Zur konsistenten Beschreibung dieser Prozesse wurde am Institut ein Kontinuumsschädigungsmodell entwickelt, welches auf der multiplikativen Aufspaltung der Metriktransformationen beruht. Hierbei war es basierend auf Mikromechanischen Simulationen möglich die Materialparameter der Schädigungsbedingung und des Schädigungsgesetzes für eine Aluminiumlegierung zu bestimmen. Jedoch sind die hier entwickelten Funktionen mit einer Vielzahl an Materialparametern eher komplex für eine praxisnahe Anwendung.

Im Rahmen der Arbeit wurden Möglichkeiten anhand von einaxialen und biaxialen Versuchen untersucht, diese Funktionen zu vereinfachen. Hierzu wurde das in ANSYS implementierte benutzerdefinierte Materialgesetz modifiziert und ausgetestet.

 

 

Masterarbeit Lt Bastian Hois 8/2014:

Experimente und numerische Simulationen zur Grenze der Schädigung von duktilen Metallen bei negativen Spannungstriaxialitäten

Ausgangspunkt der Arbeit war eine Literaturstudie zum viel diskutierten 'cut-off-value' für Schädigung bei niedrigen Spannungstriaxialitäten. Anschließend wurden verschiedene Simulationen mit einem am Institut entwickeltem Versuchskörper durchgeführt. Die numerischen Ergebnisse konnten abschließend durch Versuche an einer biaxialen Prüfmaschine bestätigt werden.

 

 

 

 

 

Masterarbeit Lt Adrian Kockelmann 8/2014:

Dreidimensionale Finite-Element-Berechnungen von mikromechanischen Mehr-Poren-Modellen zur Analyse des Schädigungs- und Versagensverhaltens duktiler Metalle

Duktile Metalle weisen häufig auf der Mikroebene Poren auf, die als erste Schädigung angesehen werden können. Diese beeinflussen u.U. das Versagensverhalten dieser Materialien stark.

Basierend auf den Ergebnissen der Bachelorarbeit wurden dreidimensionale Berechnungen mit Porenclustern durchgeführt. Hierbei wurde auch das Verbinden verschiedener Poren (nucleation) mittels einer Element-Errosion-Technik berücksichtigt.

 

 

 

 

Masterarbeit Lt Robin Czerny 7/2014:

Numerische Simulationen zum Verformungsverhalten von Epoxidharzklebefugen beim 'Single-Overlap-Test' unter statischer Belastung

Klebeverbindungen, die häufig mit Epoxidharz ausgeführt werden, finden heute in vielen Bereichen Anwendung. Im Rahmen der Arbeit wurden Versuchsergebnisse die am Institut für Werkstoffkunde, Fakultät Luft- und Raumfahrttechnik gewonnen wurden, ausgewertet. Hierzu wurden für beide Werkstoffe die Materialparameter bestimmt, sodass erste FEM-Berechnungen an der Gesamtprobe durchgeführt werden konnten.

 

 

 

 

Masterarbeit Lt Kevin Kuhnt 7/2014:

Mikromechanische Finite-Element-Berechnungen zum Schädigungsverhalten duktiler Metalle unter mehrdimensionalen dynamischen Belastungen

Basierend auf den Erkenntnissen der Bachelorarbeit wurden weiterführende Berechnungen mit allgemeinen dynamischen Belastungen durchgeführt. Hierzu war es notwendig, das komplette FE-Modell zu modifizieren und auch die Art und Weise der Auswertung stark anzupassen. Schlussendlich konnten die gewonnenen Daten soweit aufbereitet werden, dass sie zur Validierung des am Lehrstuhl entwickelten Kontinuumsschädigungsmodells verwendet werden können.

 

 

 

 

Bachelorarbeit Lt Hieronymus Händly 3/2014:

Numerische Untersuchungen zum Schädigungsverhalten von Aluminiumproben

Der Spannungszustand kann bei einaxialen Versuchen durch die Probengeometrie beeinflusst werden. So führen z.B. Kerben bei Zugproben zu stärkeren hydrostatischen Zuständen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit lag neben den Auswertungen in der Verwendung verschiedener Programme (Creo Parametric, Hypermesh) für das Preprocessing.

 

 

 

 

 

Bachelorarbeit Lt Preawpan Adulyasak 12/2013:

Dreidimensionale numerische Studien zum Verformungsverhalten biaxial beanspruchter, gekerbter Kreuzproben

Der Beginn der Schädigung wie auch die Schädigungsentwicklung werden vom Spannungszustand beeinflusst. Um diese Phänomene in geeigneter Weise experimentel untersuchen zu können, wurden in der Arbeit neue Versuchskörpergeometrien für biaxiale Versuche numerisch untersucht.

 

 

 

 

 

 

Bachelorarbeit Lt Marco Schmidt 7/2013:

Mikromechanische numerische Analysen zum Schädigungsverhalten duktiler Metalle basierend auf zweidimensionalen Mehr-Poren-Modellen

Duktile Metalle weisen bei größeren inelastischen Deformationen Schädigungen auf, die die Trag- und Gebrauchsfähigkeit stark abmindern können. Zur Bestimmung der Materialparameter eines phänomenologischen Materialmodells stehen nur wenige experimentelle Ergebnisse zur Verfügung.

Um den Einfluss der Poren untereinander und Unterschiede infolge deren Anordnung untersuchen zu können, wurden im Rahmen dieser Arbeit zwedimensionale mikromechanische Simulationen unter verschiedenen statischen Belastungen durchgeführt.

Mit Hilfe der Ergebnisse konnten Aussagen über die gegenseitige Beeinflussung der Poren in Porenclustern getroffen werden und es konnten insbesondere Unterschiede und Gemeinsamkeiten zu den dreidimensionen Berechnungen aus der Bachelorarbeit von Adrian Kockelmann aufgezeigt werden.

 

Bachelorarbeit Lt Bastian Hois 3/2013:

Numerische Simulation von Experimenten mit zweiaxial belasteten metallischen Proben

Das Schädigungsverhalten duktiler Metalle ist vom Spannungzustand abhängig. Dieses Phänomen kann gezielt experimentell untersucht werden indem biaxiale Versuche durchgeführt werden. In der Arbeit wurden verschiedene Versuchskörpergeometrien mit Hilfe von elastisch-plastischen numerischen Simulationen untersucht. Hiebei konnten erste Erkenntnisse zum Spannungszustand bei vortgeschrittener Plastizierung gewonnen werden.

 

 

 

 

Bachelorarbeit Lt Adrian Kockemann 2/2013:

Mikromechanische numerische Analysen zum Schädigungsverhalten duktiler Metalle basierend auf dreidimensionalen Mehr-Poren-Modellen

Duktile Metalle weisen häufig auf der Mikroebene vor der ersten Belastung eine Schädigung in Form von Poren auf, welche die Trag- und Gebrauchsfähigkeit abmindern kann.
Um den Einfluss der Poren untereinander und Unterschiede infolge deren Anordnung untersuchen zu können, wurden im Rahmen dieser Arbeit dreidimensionale mikromechanische Simulationen unter verschiedenen statischen Belastungen durchgeführt.
Mit Hilfe der Ergebnisse konnten Aussagen über die gegenseitige Beeinflussung der Poren in Porenclustern getroffen werden.
 

 

 

Bachelorarbeit Lt Kevin Kuhnt 1/2013:

Mikromechanische dreidimensionale numerische Studien zum Schädigungsverhalten duktiler Metalle unter eindimensionalen dynamischen Zugbelastungen

In der Mikrostruktur duktiler Metalle könne Poren auftreten, wobei diese Poren in der Regel bei der Simulation von Strukturen nicht berücksichtigt werden können. Daher werden phänomenologische Materialmodelle entwickelt, die möglichst realitätsnah die Mikrostruktur wiedergeben sollen. In der Arbeit wurden mikromechanische Simulationen unter dynamischen Zugbelastungen durchgeführt. Hierraus konnten erste Rückschlüsse für die Entwickelung von phänomenologischen Materialmodellen gewonnen werden.

 

 

 

Bachelorarbeit Lt Robin Czerny 12/2012:

Finite-Element-Berechnungen zum Schädigungsverhalten duktiler Metalle beim Split-Hopkinson-Pressure-Bar-Versuch

Das Verhalten duktiler Metalle ist durch große inelastische Verformungen vor dem Bruch gekennzeichnet. Ferner weisen diese Materialien häufig ein von der Temperatur und der Verzerrungsrate abhängiges Verhalten auf welches bei verschiedenen Spannungszuständen zu untersuchen ist. Hierzu wurden Finite-Element-Berechnungen mit mit verschiedenen Versuchskörpern durchgeführt um die entsprechenden Geometrien auf ihre Verwendbarkeit zu beurteilen.

 

 

 

 

Studienarbeit Mathematical Engineering 10/2012: Lt Robin Czerny, Lt Bastian Hois, Lt Adrian Kockelmann, Lt Kevin Kuhnt, Lt Marco Schmidt,

Kennenlernen und Verwenden der Schnittstelle für Benutzerdefinierte Materialgesetze bei den Finite-Element-Programmen LS-Dyna und ANSYS

Die kommerziellen Finite-Element-Programme LS-Dyna und ANSYS bieten die Möglichkeit, eigene Materialgesetze zu implementieren. Hierzu werden die Grundzüge der Programmiersprache Fortran erlernt und dann jeweils ein elasto-plastisches Materialgesetz in einer Unterroutine umgesetzt.

 

 

 

 

 

 

Masterarbeit Lt Jörg Schwering 9/2012:

Finite-Element-Modellierung eines neuen Versuchsaufbaus mit M-förmigen Probekörpern in der Split-Hopkinson-Pressure-Bar

Häufig weisen Materialien ein von der Temperatur und der Verzerrungsrate abhängiges Verhalten auf. Um dieses Verhalten bestimmen zu können, wurden im Rahmen einer Kooperation verschiedene Versuche durchgefüht. Für einen neuen M-förmigen Versuchskörper, der in der Split-Hopkinson-Pressure-Bar getestet wurde, sollen vergleichende Finite-Element-Berechnungen mit dem Programm LS-Dyna durchgeführt werden, um die Verwendbarkeit des Versuchsaufbaus zu beurteilen.

 

 

 

 

Bachelorarbeit Lt Jörg Schwering 1/2011:

Mikromechanische numerische Analysen zum Schädigungsverhalten duktiler Metalle basierend auf Ein-Poren-Modellen

Duktile Metalle weisen bei größeren inelastischen Deformationen Schädigungen auf, die die Trag- und Gebrauchsfähigkeit stark abmindern können. Zur Bestimmung der Materialparameter eines phänomenologischen Materialmodells stehen nur wenige experimentelle Ergebnisse zur Verfügung. Daher wurden im Rahmen dieser Arbeit numerische Untersuchungen mit dem kommerziellen Berechnungsprogramm ANSYS an mikromechanischen Detailmodellen durchgeführt und die Ergebnisse so aufbereitet, dass sie zur Verifikation der Evolutionsgleichungen und Identifikation von Materialparametern verwendet werden konnten.