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Title
Two-step determination of strength evolution of heterogenous materials controlled by endo- or exothermal chemical reactions / Sebastian Bauer
Additional Titles
Zweistufige Bestimmung der Festigkeitsentwicklung heterogener Materialien im Zuge von endo- oder exothermen chemischen Reaktionen
AuthorBauer, Sebastian
CensorLackner, Roman ; Böhm, Helmut J.
Thesis advisorLackner, Roman
Published2014
Description123 S. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteInnsbruck, Univ., Diss., 2014
Annotation
Zsfassung in dt. Sprache
Date of SubmissionJune 2014
LanguageEnglish
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)heterogene Materialien / Diskontinuität-Layout-Optimierung / Finite-Elemente-Methode / homogenisierte Festigkeitseigenschaften / chemische Reaktion / adaptive gradientenbasierte Methode
Keywords (GND)Verbundwerkstoff / Heterogenität / Chemische Reaktion / Festigkeit / Berechnung / Finite-Elemente-Methode
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Abstract (German)

Verbundwerkstoffe und heterogene Materialien, die ein hohes Festigkeit-zu-Gewichtsverhältnis besitzen, werden kontinuierlich im Zuge technischer Anwendungen weiterentwickelt (z.B. Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau, Bauingenieurwesen, etc.). Insbesondere sind beim Einsatz derartiger Werkstoffe bei Hochleistungsstrukturen (z.B. Flugzeuge, Leichtbaufahrzeuge, Hochhäuser) die ordnungsgemäße Bestimmung und das Verständnis der zu Grunde liegenden makroskopischen Festigkeitseigenschaften, auch über verschiedene Zeit- und Längenskalen, von entscheidender Bedeutung. Im Hinblick auf die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit von Materialien und Strukturen spielt die Prognose der Festigkeitseigenschaften, die im Allgemeinen zeitabhängig sind und durch chemische Prozesse und Schädigungsmechanismen bedingt sind, eine entscheidende Rolle. Zum Einen kann hierbei die Geschwindigkeit der Produktionsprozesse und die Qualität der Produkte erheblich durch verbesserte Materialeigenschaften im jungen Alter erhöht werden. Andererseits kann die Lebensdauer von Materialien und Strukturen verlängert und mittels Reparatur- und Wartungsplänen optimiert werden. In der vorliegenden Arbeit wird ein zweistufiges Verfahren zur Bestimmung der Festigkeitseigenschaften von heterogenen Materialien vorgestellt. In einem ersten Schritt wird der Herstellungsprozess mittels transienter Finite-Elemente-Methode (FEM) Simulationen unter Berücksichtigung von Herstellungsverfahren und Umweltbedingungen abgebildet, wodurch der Fortschritt der zu Grunde liegenden chemischen Reaktionen ermittelt wird. Anschließend wird in einem zweiten Schritt eine Erweiterung der kürzlich entwickelten Diskontinuität-Layout-Optimierung (DLO) verwendet, um die Entwicklung der homogenisierten Festigkeitseigenschaften zu ermitteln.

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