GRK 2423:  Skalenübergreifende Bruchvorgänge: Integration von Mechanik, Materialwissenschaften, Mathematik, Chemie und Physik

• Fachliche Zuordnung: Mechanik und Konstruktiver Maschinenbau ; Materialwissenschaft ; Mathematik ; Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung seit 2019
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• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 377472739

Das Graduiertenkolleg 2423 FRASCAL zielt auf das vertiefte Verständnis des Bruchverhaltens mit Fokus auf spröde, heterogene Materialien, indem es Modellierungs- und Simulationsmethoden entwickelt, die den vielskaligen Charakter von Bruchvorgängen erfassen können. Durch i) Verankerung in verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen, ii) Fokussierung auf den Einfluss von Heterogenitäten auf das Bruchverhalten auf verschiedenen Zeit- und Längenskalen sowie iii) Integration hochgradig spezialisierter Ansätze in ein „holistisches“ Konzept widmet sich FRASCAL einem anspruchsvollen Querschnittsthema der Materialmechanik. Obwohl Ansätze für die Modellierung und Simulation zur Beschreibung des Bruchverhaltens für bestimmte Materialtypen sowie spezifische Zeit- und Längenskalen existieren, fehlt bislang ein ganzheitlicher, übergreifender Ansatz, mit dem Bruchvorgänge in diversen, besonders in heterogenen Materialien und in verschiedener zeit- und räumlicher Auflösung erfassbar sind. Daher beantragen wir die Verlängerung unseres erfolgreichen interdisziplinären Graduiertenkollegs 2423 FRASCAL aus Mechanik, Materialwissenschaften, Mathematik, Chemie und Physik, das die erforderliche Methodik zur Untersuchung der Mechanismen des Sprödbruchs und deren Beeinflussung durch mehrskalige Heterogenitäten in verschiedenen Materialien weiterentwickelt. Die so erzielten Erkenntnisse und der methodische Rahmen erlauben es, in Bezug auf das Bruchverhalten maßgeschneiderte und optimierte Materialien zu entwickeln. FRASCAL umfasst ein repräsentatives Spektrum spröder Materialien und deren Komposite sowie granulare und poröse Materialien. In FRASCAL werden diese auf für Natur- und Ingenieurwissenschaften relevanten Zeit- und Längenskalen in subatomaren, atomaren, mesoskaligen und makroskopischen Beschreibungen untersucht. Die Modellierungen und Simulationen beruhen auf Ansätzen der Quantenmechanik, der Molekular- und Partikelmechanik sowie der Kontinuumsmechanik. Diese werden in einen umfassenden Rahmen eingebettet, der perspektivisch zu einem virtuellen Labor führt, das letztlich aufwändige und teure Material- und Bauteilversuche ergänzen und minimieren soll. In FRASCAL forschen hochqualifizierte und -motivierte NachwuchswissenschaftlerInnen unter Betreuung erfahrener PAs zu anspruchsvollen skalenübergreifenden Fragen von Bruchvorgängen. FRASCAL fördert sowohl in der Forschung und als auch in der Lehre Synergien und stellt somit ein Schlüsselelement in dem interdisziplinären Forschungsschwerpunkt „Neue Materialien und Prozesse“ der FAU dar.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Paul Steinmann
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Manuel Friedrich; Professor Dr. Daniel Koehn; Professorin Dr.-Ing. Sigrid Leyendecker; Professorin Dr.-Ing. Julia Mergheim; Professor Dr. Bernd Meyer; Privatdozent Paolo Moretti, Ph.D.; Dr.-Ing. Sebastian Pfaller; Dr. Lukas Pflug; Professor Dr. Thorsten Pöschel; Professorin Dr. Ana-Suncana Smith; Professor Dr. Michael Stingl; Dr. Christian Wick; Professor Dr. Dirk Zahn; Professor Dr. Michael Zaiser