Grundlagen der Viskoelastizität/-Plastizität und der Hyperelastiziät zur Modellierung von Kunststoffen, Metallen, Gummimaterialien und reversibelen Schaumstoffen

In diesem Seminar werden die mechanischen Grundlagen zur Modellierung von dehnratenabhängigen und hyperelastischen Materialien vermittelt. Bezüglich der Modellierung von dehnratenabhängigen Materialien wird ein Überblick über die gängigen zeitabhängigen Werkstoffmodelle gegeben. Ausserdem werden die Grundlagen zur Beschreibung von hyperelastischen Materialien, wie Elastomere diskutiert. Die Besonderheit bei der Materialbeschreibung von Elastomeren liegt in der Darstellung von großen, reversiblen Verzerrungen verbunden mit einem stark nichtlinearen Spannungs-Dehnungsverhalten.

Inhalt:

• Grundlagen der Kontinuumsmechanik: Vektor-/Tensorrechnung; Verzerrungs-/Spannungsmaße; Invarianten, Hauptachsensysteme; Potentialformulierungen
• Rheologische Modelle: Maxwell, Kelvin-Voigt, 3-Parameter Festkörpermodell, 3-Parameter, Fluidmodell, verallgemeinerte Modelle
• Relaxation und Kriechen
• Verallgemeinerung der zeitabhängigen Ansätze auf das dreidimensionale Kontinuum (mehraxiale Rheologie)
• Hyperelastische Stoffgesetze - Blatz-Ko, Mooney-Rivlin, Ogden, Hill Potential
• Inkompressibilitätsbedingung
• Identifikation der hyperelastischen Materialparameter
• Übungsbeispiele am Rechner

Ziel des Seminars ist die Vermittlung von theoretischen Grundlagen zur numerischen Beschreibung von dehnratenabhängigen und hyperelastischen Werkstoffen und das Kennenlernen der dazu vorhandenen Elemente und Lösungstechnologien in LS-DYNA.