Lehrstuhl für Technische Mechanik (LTM)

Forschungsprojekte

DFG - Towards Rational Simulation-Based Engineering Optimization
SPP 2256 - Variationelle Methoden zur Vorhersage komplexer Phänomene in Strukturen und Materialien der Ingenieurwissenschaften
  • PIs: Patrizio Neff (Uni Duisburg-Essen), Lisa Scheunemann, Jörg Schröder (Uni Duisburg-Essen)
  • 1. Projektphase: „Variationsbasierte, skalenabhängige Homogenisierung: Von der Cauchy-Elastizität zum relaxierten mikromorphen Kontinuum“
    • Laufzeit: 2020 - 2023
  • 2. Projektphase: “A variational scale-dependent transition scheme: From Cauchy elasticity to the relaxed micromorphic continuum”
    • Laufzeit: 2023 - 2026
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FOR 5134 - Erstarrungsrisse beim Laserstrahlschweißen: Hochleistungsrechnen für Hochleistungsprozesse
  • PIs: Lisa Scheunemann, Jörg Schröder (Uni Duisburg-Essen)
  • Teilprojekt: "Mehrskalige thermoplastische Analyse"
  • Laufzeit: 2021 - 2025
  • Weitere Informationen
SFB/TRR 375 - Multifunktionale Hochleistungskomponenten aus hybriden porösen Werkstoffen
  • PIs: Lisa Scheunemann, Sarah Staub (DHBW Mannheim/Frauenhofer ITWM)
  • Laufzeit: 2024 - 2028
  • Teilprojekt: "Thermomechanische FE-FFT Multiskalensimulation von heterogenen porösen Materialien"
  • Weitere Informationen
DFG - Ein robuster Algorithmus der Kristallplastizität basierend auf der Infeasible Primal-Dual Interior Point Method

Algorithmen zur Beschreibung der ratenunabhängigen Kristallplastizität sind aufgrund ihrer hohen Anwendungsrelevanz seit vielen Jahren ein aktives Forschungsthema. Ratenunabhängige Algorithmen erfordern eine Bestimmung der aktiven Gleitsysteme (Active-Set-Methode), was im Allgemeinen aufgrund linearer Abhängigkeiten in den resultierenden Bestimmungsgleichungen zu instabilen Algorithmen führt. Hingegen induzieren Algorithmen für ratenabhängige Kristallplastizitätsformulierungen zwar Eindeutigkeit der aktiven Gleitsysteme, führen jedoch auf steife Differentialgleichungen, welche zur numerischen Lösung oft extrem kleine Zeitschrittweiten erfordern. Dieses Projekt verfolgt das Ziel der Entwicklung eines stabilen und effizienten Algorithmus für die ratenunabhängige Kristallplastizität bei großen Verformungen im Rahmen der „Infeasible Primal-Dual Interior Point Method (IPDIPM)“. Diese Lösungsverfahren für beschränkte Optimierungsprobleme sind prinzipiell für nichtlineare, nicht konvexe Probleme stabiler und effizienter als Active-Set-Methoden. Die Betrachtung der finiten Kristallplastizität im Rahmen der IPDIPM wurde bisher nicht erforscht. Basierend auf einem vielversprechenden „Proof of Concept“ der IPDIPM im Kontext der Kristallplastizität bei kleinen Verformungen, wird eine konsequente Erweiterung auf die Theorie großer Verformungen verfolgt. In unseren Vorarbeiten konnte herausgestellt werden, dass dieses Verfahren eine intrinsische Regularisierung der Menge der aktiven Gleitsysteme aufweist. Zudem werden verschiedene Ansätze zur Verbesserung der Stabilität und Effizienz der Methode verfolgt. Dafür werden verschiedene Ansätze zur Einhaltung von Optimalitätsbedingungen verfolgt sowie Strategien der gezielten Adaption des Barrier Parameters analysiert. Alternativen zum Line-Search Verfahren sowie der Behandlung der Multiobjektivität des Problems sind weitere Themen dieses Projekts. Das Aufzeigen der Anwendbarkeit in realitätsnahen Bereichen sowie die Wettbewerbsfähigkeit des Algorithmus im Vergleich zu bisher verwendeten Lösungsverfahren sind fester Bestandteil des Projekts.