FOR 509:  Multiscale Methods in Computational Mechanics

• Fachliche Zuordnung: Maschinenbau und Produktionstechnik
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5470270

Die Antwort von physikalischen Systemen auf der Ebene, die als Makro-Skala von praktischem Interesse ist, wird größtenteils von Prozessen auf Skalen bestimmt, die eine oder mehrere Größenordnungen kleiner sind, also im Meso-, Mikro- oder sogar im Nano-Bereich. Aktuelle numerische Methoden konzentrieren sich hauptsächlich auf die Simulation der globalen oder makroskopischen Antwort und sind daher nicht in der Lage, wesentliche feinskalige Eigenschaften und Prozesse wiederzugeben, die das gesamte Strukturverhalten beeinflussen. Andererseits sind direkte numerische Simulationen auf einer kleinen Skala oft jenseits aktueller Rechenkapazitäten und ungeeignet für wirklichkeitsnahe Anwendungen. Das vorliegende Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung von effizienten und theoretisch abgesicherten Skalen-Transfermethoden in verschiedenen Anwendungsgebieten. Vier Zwillings-Projekte wurden in dieser gemeinsamen holländisch-deutschen Forschergruppe definiert, wobei jedes aus zwei eng miteinander verknüpften Sub-Projekten besteht, die in den zwei betreffenden Ländern bearbeitet werden. Die erste Gruppe beschäftigt sich mit der Evolution von Mikrostrukturen und dem Skalentransfer für inelastische Materialien wie Faser-Metall Laminate und deren theoretischer und numerischer Grundlage. Das zweite Projekt behandelt turbulente Strömungen im Kontext von Large-Eddy Simulationen in der Fluid-Struktur Interaktion und benutzt die Variationelle Mehrskalenmethode (VMM) als zugrunde liegenden methodischen Rahmen für die Skalentransferoperation. Die dritte Gruppe behandelt die Mehrskalen-Optimierung von Verbundstrukturen; hier spielen sich sowohl das nichtlineare mechanische Verhalten als auch die Optimierung auf verschiedenen Skalen ab und auch hier wird die VMM eingesetzt. Schließlich werden elektro-chemo-hydro-mechanische Phänomene im Sinne von Mehrfach-Porositäts-Modellen untersucht. Diese schließen die Schädigungsentwicklung und Schwellprozesse von ionisierten und hydratisierten porösen Medien ein.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Optimization of composites based on micro-macro transition in the nonlinear regime (Antragsteller Ramm, Ekkehard )
• Theoretical and Computational Foundations of Multi-Scale Analysis of Inelastic Solid Materials (Antragsteller Miehe, Christian )
• Theoretical and Numerical Investigations of Swelling Phenomena of Hydrated Porous Media (Antragsteller Ehlers, Wolfgang )
• Variational multiscale method in large eddy simulations of turbulent flows for fluidstructure interaction (Antragsteller Wall, Wolfgang A. )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Ekkehard Ramm