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Projekt
Schädigungsmechanische Multiskalenmodellierung zur Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit und Restfestigkeit oxidischer Feuerfestwerkstoffe durch gezielte Beeinflussung der Mikrostruktur
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Andreas Ricoeur
Fachliche Zuordnung
Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
Förderung
Förderung von 2009 bis 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 113950548
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung mikromechanisch und phänomenologisch motivierter Kontinuumsschädigungsmodelle zur Beschreibung des Einflusses von Mikrostruktur-, Geometrie- und Lastparametern auf die Temperaturwechselbeständigkeit von AZT-Feuerfestwerkstoffen bei Thermoschock und zur Berechnung der Restfestigkeit bei anschließender thermomechanischer Belastung. Neben der Vorhersage von Schädigungsmustern, beispielsweise durch das Wachstum vom Mikrorissnetzwerken, ermöglichen die Modelle die Simulation inelastischen konstitutiven Werkstoffverhaltens unter kombinierter thermomechanischer Beanspruchung. Im Rahmen einer Multiskalenmodellierung werden mikrostrukturelle Eigenschaften wie Mikrorisse, Poren, Korngrenzen oder Mikroverbundstrukturen in Zellmodellen abgebildet. Im Zuge einer Homogenisierung werden dann Materialgesetze abgeleitet, die in Verbindung mit einer Finite-Elemente-Implementierung Aussagen zum konstitutiven Verhalten und zur lokalen Schädigung des Materials ermöglichen. Auf der Makroebene des Bauteils wird so die Entstehung von Anrissen numerisch simuliert. Um die Restfestigkeit und Restlebensdauer z.B. im Sinne ertragbarer Thermoschockzyklen nach der Rissinitiierung zu bewerten, werden bruch- und schädigungsmechanische Ansätze kombiniert. Mit den entwickelten Berechnungswerkzeugen werden jene Arbeitsgruppen unterstützt, die durch gezielte Gefügeeinstellung die mechanischen Eigenschaften feuerfester keramischer Werkstoffe verbessern wollen. Die entwickelten numerischen Werkzeuge dienen zudem der Optimierung von Feuerfestkonstruktionen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
