Beschreibung

Die Forschungsgruppe „Multiphysics Materials Modelling: Microstructure-Mechanics“ untersucht die Wechselwirkungen zwischen mikrostrukturellen und mechanischen Einflussgrößen auf der mesoskopische Längenskala von Materialien. Einen entscheidenden Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften von Materialien haben sowohl die Evolution der Körner und Domänen, als auch die daraus resultierende heterogene Mikrostruktur. Daher ist das Verständnis dieser Mechanismen und möglicher Defekte unentbehrlich zur virtuellen Entwicklung von Materialien (Virtual-Material-Design). Unter der Einbindung vornehmlich mechanischer, aber auch chemischer, thermischer und elektromagnetischer treibender Kräfte werden die physikalischen Prozesse an den Grenzflächen untersucht. Dies geschieht mittels der Phasenfeldmethode, welche mit numerischen Algorithmen gekoppelt ist. So können die Prozessparameter optimiert und somit die Produktionskosten gesenkt, effektive Materialeigenschaften optimiert oder neue Materialien entwickelt werden. Aktuelle Forschungsfragen beziehen sich auf den Rekristallisationsprozess, Fest-Fest-Phasenumwandlungsprozesse sowie auf die elektro-chemische Prozesse und die Rissausbreitung. Als Materialien werden Metalle, Faseverbundwerkstoffe, Lithium-Ionen-Batterien bzw. Piezzo-Kristalle betrachtet.

Phase-field models and numerical methods to describe phase transformation processes including mechanical driving forces

Model extensions:

• Phase-field elasticity description based on mechanical jump conditions for diffuse transition regions
• Elasto-plastic multiphase-field approach

Simulations:

• Crack propagation in brittle and ductile materials
• Influence of microstructure on mechanical properties
• Recrystallization processes
• Displacive phase transformation processes