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Numerische Simulation des Ermüdungsrisswachstums unter Verwendung der 3D Randelementmethode

Um die Randelementmethode für die numerische Simulation der Ermüdungsrissausbreitung zu erweitern, wurde eine neue Rissmodellierungstechnik - die 3D DUAL-REM - innerhalb von BETSY3D realisiert. Bei dieser Methode werden beide Rissflanken innerhalb einer Substruktur modelliert, und dadurch entkoppelt, dass auf den Rissflanken gleichzeitig die Verschiebungs- und die traction-Randintegralgleichung ausgewertet werden. Der Vorteil der DUAL-REM gegenüber der Substrukturtechnik liegt im geringeren Diskretisierungsaufwand in Hinblick auf eine sich ändernde Rissgeometrie im Fall des Rissfortschritts. Die Spannungsintensitätsfaktoren werden über die Extrapolationsmethode aus Spannungen an Innenpunkten bestimmt. Die gegenwärtigen Arbeiten konzentrieren sich auf zwei Bereiche: Verringerung der Rechenzeiten durch die Einführung sog. Matrixkompressionstechniken (Multipole Expansion Methods) und Entwicklung eines effektiven inkrementellen Risswachstumsalgorithmus. Für den Risswachstumsalgorithmus muss ein geeignetes 3D Rissfortschrittskriterium bereitgestellt werden. Dafür werden momentan Singularititäts- sowie Sensitivitätsanalysen entlang der Rissfronten durchgeführt.
Projektleitung:
Prof. Dr.-Ing. habil. Günther Kuhn

Beteiligte:
Haas, Michael

Stichwörter:
3D Randelementmethode, Bruchmechanik, Rissfortschrittssimulation

Laufzeit: 3.5.1999 - 31.12.2010

Förderer:
FAU Erlangen-Nürnberg

Publikationen
Kolk, Karsten ; Partheymüller, Peter ; Kuhn, Günther: Optimierung des Rissfortschrittsalgorithmus eines 3D-Randelementprogrammes. Erlangen : FAU Erlangen-Nürnberg. 1999 (1). - Interner Bericht. 55 Seiten
Partheymueller, Peter ; Haas, Michael ; Kuhn, Günther: Comparison of the basic and the discontinuity formulation of the 3D-dual boundary element method. In: Engineering Analysis with Boundary Elements 24 (2000), Nr. 10, S. 777-788
Heyder, Michael ; Kolk, Karsten ; Kuhn, Günther: Untersuchung des Ermüdungsrißwachstums an einer Vierpunktbiegeprobe unter Mixed-Mode-Beanspruchung. Erlangen : FAU Erlangen-Nürnberg. 2000 (1). - Interner Bericht. 60 Seiten
Kolk, Karsten ; Kuhn, Günther: 3D Crack growth simulation. In: Z. Waszczyszyn ; J. Parmin (Hrsg.) : Proceedings of the 2nd European Conference on Computational Mechanics (ECCM-2001 Cracow, Poland, June 26-29). Cracow : published on CD-ROM, 2001, S. -.
Kolk, Karsten ; Kuhn, Günther: A Predictor - Corrector Procedure for the Determination of the Shape of 3D Crack Fronts. In: Mang, H.A. ; Rammerstorfer, F.G. ; Eberhardsteiner, J. (Hrsg.) : Proceedings of the Fifth World Congress on Computational Mechanics (WCCM V Vienna July 7-12). Austria : Vienna University of Technology, 2002, S. -. - ISBN 3-9501554-0-6
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