Forschungsthemen

Die Forschungsaktivitäten der Professur befassen sich vorwiegend mit der Entwicklung von effizienten numerischen Berechnungsmethoden für die Strukturmechanik, insbesondere für dünne Strukturen wie Platten, Schalen und Membrane, und deren Anwendung in der Baustatik sowie verschiedenen weiteren Ingenieurdisziplinen. Als Plattform hierfür dienen ein in-house Forschungscode basierend auf dem Konzept der isogeometrischen Analyse (IGA) sowie die leistungsstarke HPC-Ausstattung des angegliederten Labors für Ingenieurinformatik.

Einen weiteren Schwerpunkt bilden die Erforschung und Modellierung der Materialeigenschaften von 3D-gedruckten Bauteilen. Das Ziel hierbei ist es, das mechanische Verhalten der gedruckten Materialien genau vorhersagen und optimieren zu können, um eine sichere Bemessung von additiv gefertigten Bauteilen zu ermöglichen. Hierfür wurde das Labor für Ingenieurinformatik seit 2020 um die experimentelle Ausstattung für 3D-Druck und Materialprüfung erweitert.

Im Folgenden wird ein Überblick über die Forschungsschwerpunkte der Professur gegeben.

Isogeometrische FE-Methoden

Element- und Softwareentwicklung

  • Isogeometrische Elementformulierungen
  • Locking-freie Methoden
  • Adaptive lokale Verfeinerung
  • Parallelisierung und HPC
  • Kollokationsmethoden

 

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Nichtlineare Strukturmechanik

  • Geometrische und materielle Nichtlinearitäten
  • Stabilitätsprobleme
  • Kontakt
  • Rissentwicklung und -fortschritt

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Integration von CAD und IGA

  • Multipatch-Kopplung
  • Nichtkonforme Netze
  • Getrimmte B-Rep Modelle

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Mehrfeldprobleme und Multiskalenmodellierung

Phasenfeldmodelle für Bruchmechanik

  • Rissentstehung und -fortschritt in dünnen Strukturen
  • Sprödes und duktiles Versagen
  • Effiziente Algorithmen und Anwendung auf reale Probleme

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Fluid-Struktur-Interaktion

  • Kopplung des in-house IGA Strukturcodes mit verschiedenen CFD solvern: immersed FEM, immersogeometric analysis, IGA-BEM, NEFEM
  • Verschiedene Anwendungen aus dem Ingenieurwesen und der Biomechanik

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Multiskalenmodellierung

  • Numerische Homogenisierung von materiellen Inhomogenitäten
  • Mikrostrukturen und generalisierte Kontinuumstheorie
  • Multiskalenmodellierung in der additiven Fertigung

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Additive Fertigung (Fused Filament Fabrication)

Experimentelle Untersuchungen

  • Festigkeituntersuchungen
  • Digitale Bildkorrelation
  • Prüfkörper Optimierung
  • Temperaturverteilung
  • Computertomographie

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Numerische Simulation

  • Multiskalenmodellierung, FE-Simulation auf der Mesoskala
  • Thermomechanische Simulationen zur Vorhersage der Eigenspannungen
  • CFD-Simulation des Extrusionsprozesses

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