Abschlussarbeit

Berücksichtigung von Faserkrümmungen in der makroskopischen Umformsimulation von Gelegen basierenden auf lokalen Methoden

Motivation
Die Fertigung komplex geformter Strukturbauteile aus Hochleistungsverbundmaterialien für die Automobilindustrie erfordert im ersten Prozessschritt die Umformung textiler Halbzeuge, bevor eine Infiltration mit Polymeren erfolgen kann. Ein besonders
hohes Leichtbaupotenzial sowie die besten mechanischen Eigenschaften bieten endlosfaserverstärkte unidirektionale oder bidirektionale Gelege aus vernähten Kohlenstofffasern. Die Simulation des Umformprozesses ermöglicht die frühzeitige
Erkennung und Prävention potenzieller lokaler Defekte wie Faltenwurf, Lückenbildung zwischen den Faserbündeln oder Faserfehlorientierungen im Herstellungsprozess.
Zur effizienten Modellierung von Umformprozessen großer Bauteile werden makroskopische Modellierungsansätze verwendet, welche die vernähten Fasern homogenisiert betrachten. Lokale Effekte, wie beispielsweise das aneinander
Abgleiten von Faserbündeln oder die Biegesteifigkeit einzelner Faserbündel werden in diesen Ansätzen jedoch nicht berücksichtigt. Eine Abbildung der lokalen Effekte erfordert die Erweiterung klassischer Modelle, um die Verwendung einer
Nachbarelementmethode. Mit dieser können einem Referenzelement nicht-lokale Informationen aus umliegenden Elementen zur Verfügung gestellt werden. Ziel der Arbeit ist es, auf Basis einer bereits vorhandenen Nachbarelementmethode eine
Methode zur Berücksichtigung von Faserkrümmungen zu erarbeiten. Die Validierung der Methode erfolgt anhand von experimentellen Untersuchungen.

Arbeitsinhalte

• Recherche zum Stand der Technik und Forschung im Bereich der makroskopischen Umformsimulation von Gelegen
• Einarbeitung in die Umformsimulation mit der Software ABAQUS/EXPLICIT
• Implementierung eines Ansatzes zur Berücksichtigung von Faserkrümmungen
• Parametrisierung und Validierung auf Basis von experimentellen Ergebnissen
• Bewertung und Dokumentation der gewonnen Ergebnisse

Voraussetzungen:

• Eigeninitiative und selbstständige Arbeitsweise
• Ausgeprägte analytische Fähigkeiten
• Interesse an Simulation und Numerik
• Kenntnisse im Umgang mit der Simulationssoftware ABAQUS/EXPLICIT (vorteilhaft)
• Programmierkenntnisse in PYTHON und FORTRAN (vorteilhaft)

Themengebiet:       Maschinenbau / Leichtbau / Computational Engineering
Art der Arbeit:        simulativ / numerisch
Beginn:                   ab sofort
Kontakt:                  M.Sc. Jan Paul Wank
                                 Telefon: +49 721 608-45904
                                 E-Mail: janpaul.wank∂kit.edu