Thema der Arbeit:
Kurzfaserverstärkte Thermoplaste (SFT) werden überwiegend mit dem Spritzgießverfahren verarbeitet, da dieses Verfahren eine wirtschaftliche, hochwertige und automatische Fertigung von Bauteilen ermöglicht. Aufgrund der Strömungsverhältnisse innerhalb der Schmelze richten sich die Kurzfasern innerhalb der schmelzeförmigen Polymermatrix aus, woraus eine Anisotropie der mechanischen Eigenschaften entsteht. Experimentell können lediglich makroskopische Größen wie die richtungsabhängige Steifigkeit ermittelt werden. Damit jedoch die mikroskopischen Schädigungsvorgänge während der Ermüdung erforscht werden können, ist es erforderlich die mikromechanische Beanspruchung zwischen Faser und Matrix in Abhängigkeit von der lokalen Faserorientierung zu ermitteln. Hierfür wird der Werkstoff mithilfe der Finite-Elemente-Methode durch ein Einheitszellenmodell abgebildet. Mit einer Abschlussarbeit am IKV hast du die Möglichkeit, dir umfassendes Wissen im Bereich der Materialsimulation anisotroper Werkstoffe anzueignen und damit Industrierelevante Fähigkeiten zu erlernen.
Die Arbeit hat Bezug zu diesem Forschungsprojekt:
Die Ermüdungsmechanismen in kurzfaserverstärkten Kunststoffen sind aktuell noch nicht vollständig ergründet. Aus diesem Grund versagen Bauteile vorzeitig, werden frühzeitig ausgetauscht oder müssen unter hohen Materialeinsatz überdimensioniert werden, damit die Betriebsfestigkeit gewährleistet werden kann. Als Teil der Arbeitsgruppe trägst du zur Erforschung der Werkstoffermüdung bei und unterstützt somit das IKV die Nachhaltigkeit und die Betriebssicherheit technischer Thermoplaste zu erhöhen.
Zielsetzung:
Das Ziel deiner Arbeit wird es sein, ein Einheitszellenmodell für eine FE-Berechnung zur Ermittlung der mikromechanischen Spannungen zu entwickeln. Das erstellte Modell wird genutzt, um systematisch den Zusammenhang zwischen der Mikrokonfiguration der Fasern und der lokalen Beanspruchung zu untersuchen. Hieraus soll das Werkstoffverständnis bei Ermüdung verbessert werden. Deine Methodik und die erworbenen Erkenntnisse wirst du in einer Bachelor- oder Masterthesis wissenschaftlich dokumentieren.
Deine Aufgabenstellung:
Für eine Bachelorarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellungen
- Einarbeitung in die FEM- Software Abaqus und Literaturrecherche zu Einheitszellenmodellen
- Erstellung eines Einheitszellenmodells unter Berücksichtigung einer variierenden Mikrokonfiguration der Fasern
- Implementierung eines Materialmodells über Subroutinen
- Kalibrierung des Materialverhaltens an experimentellen Daten
- Auswertung der mikromechanischen Beanspruchung in Abhängigkeit von der Faserorientierung
Für eine Masterarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellungen
- Einarbeitung in die FEM- Software Abaqus und Literaturrecherche zu Materialermüdungsmodellen und Einheitszellenmodellen
- Erstellung eines Einheitszellenmodells unter Berücksichtigung einer variierenden Mikrokonfiguration der Fasern
- Implementierung eines Materialmodells und eines Schädigungsmodells über Subroutinen
- Kalibrierung des Materialverhaltens und der Schädigung an experimentellen Daten
- Auswertung der mikromechanischen Beanspruchung in Abhängigkeit von der Faserorientierung während der Ermüdung
Dein Profil
- Eingeschriebener Student eines MINT-Studienfaches
- Eigenständige und qualitätsbewusste Arbeitsweise
- Interesse an Programmieren und Simulation
- Idealerweise erste Erfahrungen mit der Finite-Elemente-Methode
Diese Ausschreibung hat dein Interesse geweckt? Dann melde dich gerne bei mir per E-Mail oder Telefon und lass mir deine Bewerbungsunterlagen zukommen.
Dein Ansprechpartner:
Roman Schmohl, M.Sc.
Telefon: +49 241 80-28357
E-Mail: roman.schmohl@ikv.rwth-aachen.de