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.

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项目成果

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

• DOI: 10.1016/j.commatsci.2014.07.032
• 发表时间: 2014-12
• 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

Simulation of Mechanical Properties of Bio‐Inspired TiO2/PE Nanocomposites

BioâInspired TiO2/PE 纳米复合材料机械性能的模拟

• DOI: 10.1002/adem.201200386
• 发表时间: 2013
• 期刊: Advanced Engineering Materials
• 影响因子: 3.6
• 作者: Galina Lasko;Žaklina Burghard;Joachim Bill;Immanuel Schäfer;Siegfried Schmauder;Ulrich Weber
• 通讯作者: Ulrich Weber