FOR 1650:  Dislocation based Plasticity

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 189971049

Die Forschergruppe hat sich zum Ziel gesetzt, physikalisch fundierte Simulationsmethoden für die Vorhersage von Deformationsprozessen in metallischen Werkstoffen auf der Mikrometer- und Sub-Mikrometerskala zu entwickeln. Die Modellbildung beinhaltet wohldefinierte Mittelungsprozesse, die in der Lage sind, wichtige Informationen von der Längenskala der linienartigen Kristalldefekte (diskrete Versetzungen) auf die Skala einer kontinuierlichen Feldtheorie zu transportieren: die 'Continuum Dislocation Dynamics'-(CDD)-Theorie. Diese ist in der Lage, den Fluss sowie die Orientierung und Orientierungsänderung von gekrümmten Versetzungen mithilfe eines erweiterten Versetzungsdichtetensors zu beschreiben.
Der Vorteil dieses Vorgehens gegenüber diskreten Methoden, wie z.B. atomistische Simulationen oder diskrete Versetzungsdynamiksimulationen, liegt in der Rechnereffizienz (in einer Kontinuums-/Dichtebeschreibung hängt die Anzahl der Freiheitsgrade nicht von der Anzahl der Versetzungen ab); der Vorteil gegenüber klassischen Kontinuumsmodellen liegt in der höheren Detailgetreue eines Modells, das die Beschreibung der Kinematik von Versetzungssystemen enthält. Durch die exzellente Verfügbarkeit von Details der Versetzungsmikrostruktur ist es möglich, in Vergleichen mit Experimenten und diskreten Versetzungsdynamiksimulationen statistische Parameter zu identifizieren sowie das CDD-Modell zu verifizieren.
Das gesamte Vorhaben wird ermöglicht durch die fachgebietsübergreifende Kooperation wissenschaftlicher Forschungseinheiten der Kontinuumsmechanik, der theoretischen und experimentellen Werkstoffwissenschaft, der numerischen Mathematik sowie der statistischen Physik.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• CDD als Mesoskopische Feld Theorie: Dynamische Schließung und Multiphysik-Erweiterung (Antragsteller Sandfeld, Stefan )
• Deterministische und Stochastische Kontinuumsmodelle der Versetzungsmusterbildung (Antragsteller Zaiser, Michael )
• Diskrete Versetzungsdynamiksimulationen (Antragsteller Weygand, Daniel )
• Effiziente numerische Lösungsverfahren für Dislokations-basierte Plastizität (Antragsteller Wieners, Christian )
• Experimentelle Charakterisierung der Mikroplastizität und der Versetzungsmikrostruktur (Antragsteller Gruber, Patric Alfons )
• Konstitutivgesetze für die Kontinuumsversetzungsdynamik (Antragsteller Hochrainer, Thomas )
• Kontinuum-Versetzungsdynamik (Antragsteller Gumbsch, Peter )
• Versetzungsbasierte Gradienten-Plastizitätstheorie (Antragsteller Böhlke, Thomas )
• Zentral-Projekt (Antragsteller Gumbsch, Peter )

• Sprecher: Professor Dr. Peter Gumbsch
• stellvertr. Sprecher: Professor Dr.-Ing. Thomas Böhlke