Numerische Optimierung von bioinspirierten keramischen Werkstoffsystemen

仿生陶瓷材料系统的数值优化

• 批准号: 112803565
• 负责人: Professor Dr. Siegfried Schmauder
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Materialprüfung, Werkstoffkunde und Festigkeitslehre (IMWF)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2008-12-31 至 2012-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/112803565?language=en
• 关键词: Numerische; Optimierung; von; bioinspirierten; keramischen

In diesem Teilprojekt soll das mechanische Verhalten von bioinspirierten Oxidkeramiken und Biomineralien numerisch aufgeklärt und verstanden werden. Insbesondere wird untersucht, wie sich die elastische Eigenschaft der Keramik, das viskose Verhalten der organischen Phase sowie deren Grenzflächeneigenschaft und die Schichtdickenverhältnisse auf den E-Modul, die Härte, die Verformbarkeit und die Zähigkeit biologischer Werkstoffe auswirkt. Im Vordergrund stehen Anomalien von E-Modul, Härte und Bruchzähigkeit, die bisher nicht verstanden werden. Damit können im zweiten Schritt die mechanischen Eigenschaften dieser Verbundwerkstoffe vorausberechnet werden. Diese numerisch ermittelten Eigenschaften können dann von experimenteller Seite gezielt umgesetzt und überprüft werden. Ziel ist es, werkstoffphysikalisch basierte Verformungs- und Schädigungsmodelle abzuleiten, die durch experimentelle Untersuchungen der Teilprojektpartner abgesichert sind. Die Verifikation der eingesetzten Modelle erfolgt über Härtemessungen, Zähigkeitsermittlungen sowie E-Modul-Messungen. Neben dem experimentellen Zugang zur Ermittlung von mechanischen Eigenschaften werden diese zusätzlich über den Einsatz der Methode der inversen Modellierung ermittelt. Der Parameter der Grenzflächenablösung wird unter Einsatz repräsentativer Volumenelemente bzw. aus experimentellen Daten sowie skalenübergreifend über molekulardynamischen Simulationen in Kooperation mit den Teilprojektpartnern gewonnen. Die Schädigungsphänomene werden durch kontinuumsmechanische Versagensmodelle auf der jeweiligen Längenskala simuliert.

在这个项目中，机械原理是通过氧化陶瓷和生物矿物数字来实现的。在 E-Modul 上的 Grenzflächeneigenschaft 和 Schichtdickenverhältnisse、Härte、Verformbarkeit 和 Zähigkeit biologischer Werkstoffe auswirkt。韦尔登。 basierte Verformungs- und Schädigungsmodelle abzuleiten，die durch Experimentelle Untersuchungen der Teilprojektpartner abgesichert sind。机械特征的修正是基于逆模型修正方法的特征。为了解决这个问题，我们需要了解Kooperation中模拟的基础知识。

项目成果

Peptide–zinc oxide interaction: Finite element simulation using cohesive zone models based on molecular dynamics simulation

肽与氧化锌相互作用：基于分子动力学模拟的内聚区模型的有限元模拟

• DOI: 10.1016/j.commatsci.2014.07.032
• 发表时间: 2014-12-01
• 期刊: Computational Materials Science
• 影响因子: 3.3
• 作者: I. Schäfer;G. Lasko;T. Do;J. Pleiss;U. Weber;S. Schmauder
• 通讯作者: S. Schmauder