Werkstoffmodellierung und Simulation

Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

© Fraunhofer IWM

Belastungsszenarien und Prozesse für reale und zu entwickelnde Werkstoffe und Bauteile im Rechner abbilden.

Die numerische Simulation ist unabdingbar, um Trial-and-Error-Schleifen in der Bauteilentwicklung zu vermeiden und um komplexe Belastungsszenarien abzubilden. Ebenso grundlegend ist sie, um Voraussagen zum Einsatzverhalten von bestehenden Werkstoffen und Bauteilen und solchen, die in der Entwicklung stecken, machen zu können. Dazu beherrschen wir die Werkstoffmodellierung über verschiedene Skalen hinweg (Multiskalenmodellierung) und die Messung modellspezifischer Eigenschaften (Design of Experiments). Zudem beschreiben wir das Verformungs-, Schädigungs-, Bruch- und Funktionsverhalten von Werkstoffen. Mit unseren virtuellen Testlabors können wir die Sicherheit und Lebensdauer von Bauteilen vorhersagen. Mit der Prozesssimulation können wir Fertigungsparameter und Werkzeuge für optimale Bauteileigenschaften optimieren. Mit dem virtuellen Mikroskop sind wir in der Lage, Funktionen von neuen Werkstoffen zu bewerten und einzustellen.

Unsere Kompetenz

Entwicklung von Werkstoffmodellen

  • Weiterentwicklung kontinuumsmechanischer Stoffgesetze; Schädigung, Verformung, Mikrostruktur
  • Werkstoffphysikalische Modelle (Grenzflächen, Felder, Atomare Wechselwirkung)

  

Modellkalibrierung, Verifikation

  • Messung modellspezifischer Eigenschaften, Design of Experiments
  • Quantitative Methoden der Parameteridentifikation
  • Bestimmung mikrostruktureller Werkstoffkennwerte

  

Numerische Methoden

  • Entwicklung eigener Software
  • FEM (Abaqus, Ansys, Sysweld, LS-Dyna)
  • Partikelmethoden (DPD, MD, DFT)
  • Multiskalenmodellierung
  • Kopplung von Simulationsmethoden

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