Finite-Elemente-Methode (Fem) Berechnung Der Rissausbreitung Mittels Phasenfeldmethode

Bachelorarbeit aus dem Jahr 2014 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Allgemeines, Note: 1,0, Universitt Siegen (Lehrstuhl fr Festkrpermechanik), Sprache: Deutsch, Anmerkungen: Ausgezeichnet mit dem VDI Frderpreis fr hervorragende Studienabschlsse in den Ingenieurwissenschaften, Abstract: In den Ingenieurswissenschaften spielt Bauteilversagen durch Rissausbreitung eine wichtige Rolle. In der letzten Zeit bekommen Risssimulationen im Rahmen der linear-elastischen Bruchmechanik mit Hilfe der Phasenfeldmethode zunehmend Aufmerksamkeit. In der vorliegenden Arbeit wird hierzu die Variationsgleichung fr sprde, quasi-statische Rissausbreitung nach BOURDIN mittels Finite Elementen Methoden umgesetzt. Die Phasenfeldmethode zeichnet sich durch einen weichen bergang zwischen zwei Zustnden aus. Im Fall einer Risssimulation knnen so Grenzflchen zwischen geschdigtem und ungeschdigten Material auf einfache Art und Weise numerisch abgebildet werden. Andere Verfahren zur Reprsentation von Rissgeometrien modifizieren iterativ das zugrundeliegende FE-Netz. Alle diese Methoden bergen einen hohen, numerischen Aufwand in der automatisierten Neuvernetzung (engl. remeshing) des zu untersuchenden Gebietes. Anders verhlt es sich dagegen mit der Phasenfeldmethode, die neben dem klassischen 2D- oder 3D-Verschiebungsfeld ein zweites Skalarfeld einfhrt. Fr jeden diskreten Punkt im Raum oder in der Ebene existiert ein Schadensparameter, der getrennt von der Verschiebungsberechnung ermittelt werden kann. Somit ist eine einfache Umsetzung der Risssimulation gewhrleistet.

In dieser Arbeit soll untersucht werden, inwiefern und unter welchen Bedingungen sich die Phasenfeldmethode eignet, qualitativ richtige Rissverlufe zu simulieren. Ein besonderes Augenmerk gilt den Simulationsparametern, welche die Austauschbeziehung zwischen Genauigkeit und Geschwindigkeit beeinflussen. Abgerundet wird die Arbeit von einer ausfhrlichen Evaluation von Benchmark-Simulationen der verschiedene