Entwicklung makroskopischer Simulationsmethoden für die Umformung von Gelegen

Motivation

Die Fertigung komplex geformter Strukturbauteile aus Hochleistungsverbundmaterialien spielt eine zentrale Rolle in der Automobilindustrie. Im ersten Prozessschritt werden textile Halbzeuge umgeformt, bevor sie mit Polymeren infiltriert werden. Besonders großes Leichtbaupotenzial sowie herausragende mechanische Eigenschaften bieten dabei endlosfaserverstärkte Gelege aus vernähten Kohlenstofffasern.

Um Fehler wie Faltenbildung, Lücken zwischen Faserbündeln oder fehlerhafte Faserausrichtung frühzeitig zu erkennen und zu vermeiden, wird der Umformprozess simuliert. Für die effiziente Modellierung großer Bauteile kommen häufig makroskopische Ansätze zum Einsatz, die die Fasern als homogenisiertes Material betrachten. Allerdings können mit diesen Ansätzen lokale Effekte, wie das Abgleiten einzelner Faserbündel oder deren Biegesteifigkeit, nicht ausreichend abgebildet werden. Um auch diese lokalen Effekte in die Simulation einzubeziehen, sollen im Rahmen dieser Tätigkeit klassische Modelle durch sogenannte Nachbarelementmethoden erweitert werden. Dabei wird es möglich, einem Referenzelement nicht-lokale Informationen aus seiner Umgebung zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe umfasst die Identifikation und Überführung relevanter mesoskopischer Umformdefekte in makroskopische Effekte, sowie deren Implementierung durch die Entwicklung und Erweiterung von Abaqus/Explicit User-Subroutinen. Abschließend wird in Parametrierstudien simulativ untersucht, wie sich die implementierten Effekte auf das Umformverhalten auswirken.

Inhalte:

• Recherche zum Stand der Technik und Forschung im Bereich der makroskopischen Umformsimulation von Gelegen
• Einarbeitung in die Umformsimulation mit der Software Abaqus/Explicit
• Weiter- und Neuentwicklung von Abaqus/Explicit User-Subroutinen zur besseren Vorhersage des Umformverhaltens von Gelegen
• Dokumentation der Arbeitsschritte und 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

Bewerbung: Lebenslauf und Notenspiegel bitte an die Kontaktemailadresse 

Kontakt:  Jan Paul Wank, M.Sc.;  Email: janpaul.wank∂kit.edu; Tel.: +49 721 608-45904