Robuste FSI-Verfahren für versagende dünne Schalen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Timon Rabczuk, Ph.D.
• Subject Area: Mechanics
• Term: from 2009 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 158445025

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 besch¨aftigen. 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’.

• DFG Programme: Research Grants