Mechanische Charakterisierung & Modellierung

Modellierung, Simulation und Prüfung

Dieses Kompetenzfeld befasst sich mit der experimentellen und simulativen Analyse von Werkstoffen, Bauteilen und Verbindungen, im quasi-statischen bis zum kurzzeit-dynamischen Geschwindigkeitsbereich auch unter Temperatureinfluss. Ein großer Schwerpunkt liegt dabei auf der Ermittlung des Werkstoffverhaltens, z.B. von Kennwerten, Spannungs-Dehnungskurven von Werkstoffen und dem Transfer dieses Verhaltens in validierte Materialmodelle in der FE-Simulation auf Werkstoff- und auf Bauteilebene. Dafür werden auch Prüfmethoden neu entwickelt oder optimiert. Die Steigerung der Energieabsorption und Strukturintegrität in zug- und biegebelasteten FKV Bauteilen und Verbindungen ist ein weiterer Schwerpunkt in diesem Kompetenzfeld.
 

Dr.-Ing.

Sebastian Schmeer

Stellvertretender Abteilungsleiter Bauteilentwicklung & Kompetenzfeldleiter Mechanische Charakterisierung & Modellierung

Spezielle Expertise: Mechanische Charakterisierung von Werkstoffen, Bauteilen und Verbindungen (dehnraten- & temperaturvariant), DIN/ISO Standardisierung, Werkstoffverhalten unter Mehraxialität (Zug/Druck und Torsion), FEM Simulation (mechanisch), Materialmodellparametrisierung, Validierung von FE-Simulationsmodellen durch experimentelle Untersuchungen, Strukturintegrität, Metall-Faserkunststoffverbunde

Raum: 58/239
Branchen Anwendungen (Beispiele)
Luftfahrt Verbindungen, Streben
Automobilbau Stoßfängerträger, Crashabsorber, Innenverkleidungsteile
Maschinenbau Hochbeschleunigte Maschinenteile, Gehäuse

Spezielle Leistungsmerkmale

  • Moderne Versuchsanlagen und -technik:
    • 2 Hochgeschwindigkeitsprüfmaschinen: temperaturvariante Werkstoffcharakterisierung bis zu 160 kN Prüfkraft bei Geschwindigkeiten von 0,1 mm/s bis 20 m/s und Temperaturen von -100 °C bis 250 °C
    • Crashanlage bis 22 kJ Impaktenergie für Bauteiltests an Substrukturen
    • Fallturmanlagen für Falltests bis 3 kJ Impaktenergie
    • Lokale optische Verformungsmessung (DIC) zur Kennwertbestimmung und Simulationsvalidierung
    • 3D-Ultra-Highspeed-Bilder mit einer Aufnahmefrequenz von bis zu 1 Mio Hz
    • 3D-Ultra-Highresolution-Bilder bis zu 40 MPix
  • Mechanische Charakterisierung von Werkstoffen unter Einsatz von moderner Hochleistungsmesstechnik
  • Validierung von FE-Modellen für Werkstoffe
  • FE-Modellierung mit ABAQUS und LS-Dyna

Werkstoffe und Fragestellungen

Typische Werkstoffe

  • GFK
  • CFK
  • AFK
  • Hybridmaterialien
  • kontinuierliche und diskontinuierliche Faserverstärkung

Typische Fragen

  • Können Sie bei der Erstellung von FE-Materialkarten für Faserverbunde oder bei der Validierung von Simulationsergebnissen unterstützen?
  • Können Sie Werkstoffe und Bauteile auch unter Temperaturbelastung und verschiedenen Geschwindigkeiten prüfen?
  • Wie können Bauteile aus FKV auch unter Zug- und Biegebelastung effektiv Energie absorbieren und eine gute Strukturintegrität aufweisen?

Projekte im Kompetenzfeld Mechanische Charakterisierung & Modellierung

Veröffentlichungen aus der IVW Schriftenreihe in diesem Kompetenzfeld

  • Donhauser, T.

    Beitrag zur Auslegung hochbeanspruchter Bauteile aus Faser-Thermoplast-Verbunden

  • Hannemann, B.

    Multifunctional metal-carbon-fibre composites for damage tolerant and electrically conductive lightweight structures

  • Bergmann, T.

    Beitrag zur Charakterisierung und Auslegung zugbelasteter Energieabsorberkonzepte mittels experimenteller, ananlytischer und numerischer Methoden

  • Scheliga, D.

    Experimentelle Untersuchung des Rissausbereitungsverhaltens von nanopartikelverstärktem Polyamid 66

  • Voll, N.

    Experimentelle Untersuchung, Simulation und Materialmodellierung von edelstahltextilverstärkten Langfaserthermoplasten

  • Schmeer, S.

    Experimentelle und simulative Analysen von induktionsgeschweißten Hybridverbindungen

  • Meichsner, A.

    Herstellung, Charakterisierung, Modellierungsansätze und Simulation von edelstahltextilverstärktem Polypropylen (ETV-PP) und Langglasfaser-thermoplasten mit PP-Matrix (ETV-PP/GF)

  • Bosseler, M.

    Beschreibung des orthotrop viskoelasto-plastischen Verhaltens langglasfaserverstärkten Polypropylens. Versuchskonzept und FE-Simulation

  • Heimbs, S.

    Sandwichstrukturen mit Wabenkern: Experimentelle und numerische Analyse des Schädigungsverhaltens unter statischer und kurzzeitdynamischer Belastung

  • Imbsweiler, D.

    Experimentelle Untersuchung und numerische Simulation des Crashverhaltens von SMC-Strukturen

  • Dehn, A.

    Experimentelle Untersuchung und numerische Simulation des Crashverhaltens gewebeverstärkter Thermoplaste unter Temperatureinfluss

  • Huisman, M.

    Experimental and numerical investigations for the prediction of the crashworth-iness of layered quasi-isotropic thermoplastic composites (TPC's)

  • Schluppkotten, J.

    Ein Beitrag zur methodischen Integration von neuen Werkstoffen in die Fahrzeugcrashberechnung

    Externe Veröffentlichungen "Mechanische Charakterisierung & Modellierung"

    Use of recycled carbon staple fibers in an advanced thermoforming process and analysis of its crash performance

    Advanced Manufacturing: Polymer & Composites Science (2020), DOI: https://doi.org/10.1080/20550340.2020.1739402

     

    Influence of anodization of aluminum 2024 T3 for application in aluminum/Cf/ epoxy laminate

    https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107718

    Structural Optimization of Locally Continuous Fiber-Reinforcements for Short Fiber-Reinforced Plastics

    https://www.mdpi.com/2504-477X/5/5/118/htm

    Enhanced Low-Velocity Impact Properties for Resin Film Infusion-Manufactured Composites by Flow-Control Approach

    https://www.mdpi.com/2073-4360/13/19/3431