CDD als Mesoskopische Feld Theorie: Dynamische Schließung und Multiphysik-Erweiterung

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Sandfeld
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 189971049

CDD, so wie sie während der ersten Antragsperiode entwickelt wurde, ist eine mesoskopische Feldtheorie, die die Entwicklung von Versetzungsmikrostruktur mittels Versetzungsdichte(artigen)- Variablen beschreibt. Auf Grund ihrer Verwandtschaft mit der "klassischen" Kontinuumstheorie der Versetzung ermöglicht CDD auf natürliche Art und Weise den Zugang zu mesoskopischen, internen Spannungen, welche auf einer Skala leben, die deutlich größer ist als die der Einzelversetzungen. Gleichzeitig erfordert unsere Theorie Annahmen zur dynamischen Schließung, die lokale Versetzungsgeschwindigkeiten als nichtlineare und - im Allgemeinen - nichtlokale Funktionale der Versetzungsfelder ausdrücken. Physikalisch gesehen bedeutet dies, dass diese Schließungsannahmen eine gemittelte Repräsentation der Wechselwirkungen von Einzelversetzungen in einer Kontinuumsbeschreibung ermöglichen.In dem ersten Forschungsschwerpunkt dieses Projekts wird ein gänzlich neuer Weg für das Problem der dynamischen Schließung beschritten: wir lassen die allgemein verwendeten phänomenologischen Näherungen für Kontinuums-Interaktionsgesetze hinter uns und nähern uns dem Problem anstelle dessen mit Hilfe eines Daten-basierten Forschungsparadigmas, bei dem wir aus sehr großen Simulationen von diskreten Versetzungssystemen (DDD) statistische Daten extrahieren mittels dessen allgemeine nichtlineare Funktionen parametrisiert werden.Der zweite Forschnungsschwerpunkt dieses Projekts sucht die Kluft zwischen CDD und Experimenten zu überwinden und demonstriert die unmittelbare technologische Relevanz unseres Modells: die Verbindung von CDD mit anderen mesoskopischen Feldtheorien im Sinne eines Multiphysik-Ansatzes erlaubt z.B.die Vorhersage und Analyse der gekoppelten Entwicklung der Defekt- und Phasenmikrostruktur in Speziallegierungen. Dies wird durch die Koppelung von CDD mit einem Phasenfeldmodell demonstriert, mit Hilfe dessen die Kombination aus Spannungsgetriebene Dynamik von Versetzungskriechen und der richtungsabhängigen Vergröberung in g/g` Legierungen beschrieben wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1650: Dislocation based Plasticity