Entwicklung konsistenter Simulationsmethoden für elektrothermomechanisch gekoppelte Systeme

• Antragsteller: Dr.-Ing. Marlon Franke
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 443238377

Im Fokus dieses Antrags steht die Entwicklung konsistenter und effizienter Simulationsmethoden für elektrothermomechanisch gekoppelte Systeme. Dabei soll von finiten Deformationen und nichtlinearen konstitutiven Zusammenhängen ausgegangen werden. In der Förderphase sollen elektrothermoviskoelastodynamisch gekoppelte Syteme untersucht und effiziente numerische Verfahren entwickelt werden. Als Anwendungsbeispiele seien elektroaktive Polymere und insbesondere dielektrische Elastomere genannt. Fortschrittliche konsistente und effiziente Simulationsmethoden können zum Einen durch gemischte Hu-Washizu artige Formulierungen mit speziellen FE-Ansätzen und anschließender statischer Kondensation und zum Anderen durch strukturerhaltende Integratoren, welche auch im zeitlich Diskreten konsistent bzgl. der mechanischen Bilanzgleichungen sowie der thermodynamischen Hauptsätze sind, erhalten werden. Methoden wie der GENERIC-Formalismus und polykonvex-inspirierte Formulierungen mit Anwendung des äußeren Tensorprodukts vereinfachen die Struktur der Gleichungen deutlich und erleichtern die Konstruktion eines strukturerhaltenden Integrators. Ferner zeichnen sich die aus dem Umfeld der polykonvex-inspirierten Formulierungen erhaltenen diskreten Gradienten durch eine im Vergleich zu klassischen projektionsbasierten diskreten Gradienten besonders einfache Form aus.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartner: Professor Antonio J. Gil, Ph.D.