Ausschreibung

Anisotrope, temperaturabhängige Materialmodellierung bei der Formfüllsimulation mit Fluid-Struktur-Interaktion von Sandwichbauteilen im RTM

Motivation

Um die Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbunden möglichst ressourcenschonend zu gestalten, ist es sinnvoll nicht nur das Strukturverhalten, sondern bereits den Fertigungsprozess möglichst genau auszulegen und so den Materialeinsatz zu reduzieren. Sandwichverbunde mit integriertem Schaumkern können in einem Prozessschritt zum Beispiel im Resin Transfer Molding (RTM) gefertigt werden. Bei dem Prozess werden trockene Faserhalbzeuge in einer geschlossenen, endkonturnahen Form unter Druck mit einem Kunststoffharz infiltriert. Eine große Herausforderung stellen die wechselseitige Beeinflussung von Deformationen des Schaumkerns und des Faserhalbzeugs durch den Fluiddruck und daraus resultierende Änderungen der Fluidzone dar, welche mittels Fluid-Struktur-Interaktion in der Formfüllsimulation abgebildet werden. Einen erheblichen Einfluss auf diese Interaktion haben das Kompaktierungsverhalten und die Permeabilität des Faserhalbzeugs, die Steifigkeit des Schaumkerns und die Viskosität des infiltrierenden Harzes. Diese Materialeigenschaften temperatur-, zeit- und richtungsabhängig korrekt zur erfassen, zu modellieren und zu koppeln stellt allerdings eine große Herausforderung dar. Zur Abbildung des komplexen Materialverhaltens sollen bestehende anisotrope, hyper- oder viskoelastische Materialmodelle im Rahmen der Arbeit weiterentwickelt werden.

Inhalt

• Einarbeitung in den relevanten Stand der Forschung
• Methodenentwicklung zur Beschreibung des Materialverhaltens
• Implementierung der entwickelten Methoden
• Verifizierung des Ansatzes
• Bewertung und Dokumentation der gewonnenen Erkenntnisse

Voraussetzungen:

• Motivation und eigenständige Arbeitsweise
• Vorkenntnisse/Interesse im Bereich Fluidmechanik oder Kontinuumsmechanik
• Vorkenntnisse im Programmieren, insbesondere in C++ oder Fortran von Vorteil
• Vorerfahrung in OpenFOAM oder Abaqus/CalculiX von Vorteil

Fachrichtung:         Maschinenbau und vergleichbar

Art der Arbeit:         Simulation

Beginn:                     Nach Absprache

Kontakt:                   Sarah Schlegel

                                   Tel. +49 721 608-41816

                                   E-Mail: sarah.schlegel∂kit.edu