Dynamische Analyse von magnetoelektroelastischen Werkstoffen mit Rissen unter Stossbelastungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Chuanzeng Zhang
• Fachliche Zuordnung: Mechanik ; Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 132812650

In diesem Vorhaben soll das dynamische Verhalten von rissbehafteten magnetoelektroelastischen Materialien und Strukturen unter mechanischen, elektrischen und magnetischen Stoßbelastungen untersucht werden. Zu diesem Zweck soll eine genaue, effiziente und leistungsfähige Zeitbereichs-Randelementmethode entwickelt werden. Ausgehend von den magnetoelektroelastischen Darstellungsformeln werden zuerst die stark-singulären und hypersingulären zeitabhängigen Randintegralgleichungen sowie die dazu erforderlichen dynamischen Fundamentallösungen hergeleitet. Zur numerischen Lösung der Randintegralgleichungen wird ein neuartiges Zeitschrittverfahren implementiert. Für die zeitliche Diskretisierung der zeitabhängigen Randintegralgleichungen wird eine Faltungsquadratur oder eine Kollokationsmethode herangezogen, während für die räumliche Diskretisierung entweder eine Kollokationsmethode oder eine Galerkin-Methode verwendet wird. Die entwickelte Zeitbereichs-Randelementmethode soll in der Lage sein, magnetoelektroelastische Materialien und Strukturen mit beliebigen Berandungen und Risskonfigurationen unter mechanischen, elektrischen und magnetischen Stoßbelastungen numerisch zu simulieren. Damit sollen zweidimensionale (2D) stationäre dynamische Rissprobleme sowohl in unberandeten als auch in berandeten magnetoelektroelastischen Gebieten behandelt werden. Es sollen insbesondere die transienten dynamischen Effekte stoßartiger mechanischer, elektrischer und magnetischer Belastungen, die Effekte der magnetoelektroelastischen Kopplung und die Einflüsse unterschiedlicher elektromagnetischer Rissflanken-Randbedingungen auf die dynamischen Rissspitzenparameter (Nahfeld) sowie die Ausbreitungen und Beugungen elastischer Wellen (Fernfeld) in rissbehafteten magnetoelektroelastischen Materialien und Strukturen detailliert und systematisch untersucht werden.In diesem Fortsetzungsantrag sollen die durchgeführten Forschungsarbeiten der ersten Förderperiode fortgesetzt und erweitert werden, und die verbleibenden Forschungsarbeiten des Vorhabens sollen durchgeführt und vervollständigt werden. Dieser Fortsetzungsantrag ist daher notwendig, um die Hauptziele des Forschungsvorhabens zu erreichen und das Vorhaben erfolgreich abzuschließen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen