2D-Analyse des Interface-Spannungsverhaltens in einem Graphen-Einzelschicht-Nanocomposite

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wilfried Becker
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428426608

Die Ziele des Vorhabens können wie folgt zusammengefasst werden:Reduktion des 2D elastischen Problems für ein repräsentatives Volumenelement (RVE) eines Graphen-Nanocomposites unter vereinfachenden Annahmen sowie Rand- und Übergangsbedingungen. Herleitung und Lösung der entstehenden gewöhnlichen Differentialgleichung 4. Ordnung für die longitudinale Spannung in der Graphen-Schicht und Darstellung aller Spannungen im RVE über erste und zweite Ableitungen. Mittels eines geeigneten Kriteriums wird sich auch Interface-Delamination vorhersagen und im Detail diskutieren lassen. Forschungs- und Berechnungs-Methode Das beabsichtigte Forschungsvorhaben soll im Rahmen eines zweidimensionalen linearen reduzierten Modells für ein Graphen/Polymer-Nanocomposite mit einer finiten Dicke erfolgen. Die zu betrachtende Konfiguration soll durch eine Zugspannung oder eine vorgegebene Dehnung belastet sein. Die Wahl der zweidimensional reduzierten Methode als analytisches Werkzeug basiert auf deren bekannten Vorteilen für unterschiedliche Probleme von einschnittigen Überlappungsfügungen. Während die Methode in letzterem Feld bereits bewährt ist, macht ihre Anwendung und Erweiterung für Graphen-Plättchen-verstärkte Nanocomposites mit einer PMMA-Matrix Sinn, insbesondere im Hinblick auf die effektiv verbesserte Festigkeit und Bruchzähigkeit des betrachteten Nanocomposites. Durch geeignetes Anpassen der mechanischen Eigenschaften der beteiligten Konstituenten sowie die Geometrie der gegebenen Konfiguration wird sich eine unerwünschte Interface-Delamination vermeiden lassen. Die in dieser Hinsicht bereits gesammelte Erfahrung der Antragsteller für diese Art von Problemen sollte Gewähr dafür sein, eventuell auftretende numerische Probleme gut in den Griff zu bekommen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Bulgarien
• Kooperationspartnerinnen: Professorin Dr. Jordanka Ivanova; Professorin Dr. Elisaveta Kirilova; Professorin Dr. Tatyana Petrova