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Verifikation von Plastizitätsmodellen in der Peridynamik

Chan, Qing Rong and Willberg, Christian and Lüders, Caroline (2021) Verifikation von Plastizitätsmodellen in der Peridynamik. DLR-Interner Bericht. DLR-IB-FA-BS-2021-48. Student thesis. 106 S.

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Abstract

Heutzutage werden numerische Methoden wie die Finite Elemente Methode (FEM) im Bereich der Leichtbaustrukturen verwendet, um das Verhalten eines Materials unter Belastung vorherzusagen. Die FEM versagt jedoch an Diskontinuitäten wie Schäden im Material. Eine Alternative für die FEM ist die Theorie der Peridynamik. In dieser Studienarbeit wurde eine Grundlage für die spätere Schadensmodellierung von Materialien mit einem plastischen Bereich in der Peridynamik gelegt. Dabei wurde eine Literaturstudie über die Plastizitätsmodelle für amorphe und glasartige Polymere durchgeführt. Außerdem wurde das isotropic hardening correspondence Plastizitätsmodell aus der Peridynamik-Software Peridigm verifiziert. Dabei wurden eine Code-Verifikation und eine Lösungsverifikation durchgeführt. In der Code-Verifikation wurden die Gleichungen im Code mit der Literatur überprüft, um die Fehler im Code zu beseitigen. Die Logik des Codes wurde ebenfalls nachvollzogen. In der Lösungsverifikation wurden Zugversuche mit Hundeknochen-Modellen in Peridigm und in der FE-Software ABAQUS simuliert. Die Peridigm-Ergebnisse wurden mit den ABAQUS-Ergebnissen verglichen, um die Abweichungen und Unterschiede herauszuarbeiten. Im ersten Teil der Literaturstudie wurden die recherchierten Modelle basierend auf der verwendeten Methode zur Modellierung der Fließbedingung in drei Gruppen aufgeteilt. Im zweiten Teil der Literaturstudie wurde ein Modell für Duroplaste und Thermoplaste detailliert vorgestellt. In der Code-Verifikation wurde die Richtigkeit einer einzigen Gleichung nicht bestätigt. Bei der Lösungsverifikation unterschieden sich die globalen Spannungs-Dehnungskurven der Peridigm- und ABAQUS-Modelle. Beim Vergleich der linear interpolierten globalen Spannungen wurde keine Konvergenz für die Peridigm-Ergebnisse festgestellt. Für die ABAQUS-Ergebnisse wurde hingegen Konvergenz erkannt. Die Abweichung zwischen den Spannungen der Peridigm- und ABAQUSModelle mit ebenem Dehnungszustand betrug 2 bis 18 Prozent. Weiterhin wurde Konvergenz für die Peridigm-Ergebnisse beim Vergleich der Kurvensteigungen beobachtet. Die Abweichung betrug beim Vergleich mit den Kurvensteigungen der ABAQUS-Modelle mit ebenem Dehnungszustand 2 bis 6 Prozent. Außerdem wurde herausgefunden, dass die Scherbandbildung und der Verlauf der globalen Spannungs-Dehnungskurven im plastischen Bereich in Peridigm und ABAQUS unterschiedlich waren. Schließlich war die Performance von ABAQUS im Vergleich zu Peridigm höher.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/141503/
Document Type:Monograph (DLR-Interner Bericht, Student thesis)
Title:Verifikation von Plastizitätsmodellen in der Peridynamik
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthor's ORCID iD
Chan, Qing RongTU BraunschweigUNSPECIFIED
Willberg, ChristianChristian.Willberg (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2433-9183
Lüders, Carolinecaroline.lueders (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9661-7819
Date:March 2021
Refereed publication:No
Open Access:Yes
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:106
Status:Published
Keywords:Peridynamik, Plastizität, Schadensmodellierung, Verifikation
HGF - Research field:Energy
HGF - Program:Materials and Technologies for the Energy Transition
HGF - Program Themes:Photovoltaics and Wind Energy
DLR - Research area:Energy
DLR - Program:E SW - Solar and Wind Energy
DLR - Research theme (Project):E - Wind Energy, V - Energie und Verkehr
Location: Braunschweig
Institutes and Institutions:Institute of Composite Structures and Adaptive Systems > Structural Mechanics
Deposited By: Böhringer-Thelen, Isolde
Deposited On:12 Apr 2021 09:51
Last Modified:12 Apr 2021 09:51

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