Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Timon Rabczuk
Projektbearbeiter:
Förderungszeitraum: 2010 - 2013
Projektbeschreibung
Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wird ein robuster Ansatz zur Modellierung von Fluid-Struktur-Interaktionen (FSI) für dünne Schalen mit Material/Strukturversagen vorgestellt. Derartige Problemstellungen interessieren insbesondere im Behälterbau, Rohrleitungsbau, Schiffsbau und in der Luft- und Raumfahrttechnik. Es gibt bereits sehr viele Methoden, die sich mit der Interaktion von Fluiden mit intakten Strukturen beschäftigen. Ebenso findet man zahlreiche Methoden zur Modellierung von Material/Strukturversagen. Ansätze zur Modellierung von Strukturversagen unter FSI-Bedingungen gibt es wenige. Die meisten FSI-Verfahren würden bei Versagen der Struktur eine starke Modifikation des FSI-Algorithmus erfordern. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird ein FSI-Ansatz vorgestellt, der die Interkation von kompressiblen Fluiden mit intakten und versagenden dünnen Strukturen gleichermassen behandelt. Hierfür wird das Fluid durch eine netzfreie oder hybride Lagrange-Methode abgebildet, die grosse Verformungen des Fluides modellieren kann. Die dünne Schale wird durch eine FE-Formulierung mit C1-Verschiebungskontinuität modelliert und das Versagen der Schale wird mit Hilfe eines Partition-of-Unity Ansatzes realisiert. Die FSI-Kopplung basiert auf einem Master-Slave Prinzip, bei der die Struktur »slave» zum Fluid ist. Der Forschungsantrag passt thematisch in das Graduiertenkolleg 1462 »Bewertung gekoppelter numerischer Partialmodelle im konstruktiven Ingenieurbau«.