Entwicklung eines viskoelastischen Phasenfeldmodells für Bruchvorgänge mit Anwendung in der Eisdynamik

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ralf Müller
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501994052

Die Ausbreitung von Rissen in schwimmenden Gletscherzungen führt zum Abbrechen großer Eisberge. Dieser Vorgang wird als Kalben bezeichnet. Das Verständnis dieses Vorgangs ist von großer Wichtigkeit für Beurteilung der Folgen der Klimaerwärmung. Durch ein vermehrtes Kalben kommt es zu einem beschleunigten Fließen meteorologischen Eises in die Weltmeere, was einen Anstieg des Meeresspiegels zur Folge hat. Zur Modellierung von komplexen Rissausbreitungsphänomenen in schwimmenden Gletscherzungen wird eine viskoelastische Materialformulierung von Eis basierend auf einem nichtlinearen Maxwell- Modell mit einem bruchmechanischen Phasenfeldansatz kombiniert. Die Modellentwicklung erfolgt in aufeinander aufbauenden Schritten, an deren Ende eine geometrisch und materiell nichtlineare Formulierung des viskoelastischen Materialverhaltens in Lagrangescher Beschreibung mit einem Bruchphasenfeld zusammengeführt wird. Das Modell wird in der Finite Elemente Toolbox FEniCS umgesetzt und erlaubt die Simulation komplexer Rissmuster in schwimmenden Gletscherzungen. Es kann das Entstehen, der Fortschritt, das Stoppen und die Verzweigung von Rissen betrachtet werden. Als Anwendungsbeispiel wird der Nioghalfjerdsbrae Gletscher in Grönland betrachtet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen