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TU Berlin

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Instabilitäten von Gitterstrukturen und Metallschäumen

Lupe

Gitterstrukturen und Metallschäume ordnen sich in die Gruppe der zellulären Materialien ein und dienen z.B als Kernmaterial in Sandwichstrukturen. Unter Druckbeanspruchung wird das Versagen der Struktur durch Instabilitäten einzelner Kernelemente initiiert. Ziel der Forschung ist es, das Stabilitätsverhalten der Einheitszellen analytisch zu beschreiben um daraus Rückschlüsse auf das Gesamtversagen der Struktur zu erhalten.

Instabilitäten von Gitterstrukturen mit Faserverstärkung

Die am Fachgebiet untersuchten Gitterstrukturen bestehen aus mehreren rechtwinklig gleichmäßig zueinander stehenden Streben. Solche verfügen, verglichen mit anderen zellulären Materialien, über ein sehr gutes Festigkeits-Dichte Verhältnis. Aufgrund ihrer Geometrie sind Gitterstrukturen jedoch anfällig auf elastisches Knickversagen unter axialer Druckbelastung. Die Forschung des Fachgebietes konzentriert sich daher auf die Auswirkungen von zusätzlichen Faserverstärkungen auf das Stabilitätsverhalten. Die Modellierung erfolgt mit Hilfe der Energiebetrachtung einzelner Gitterzellen. Hierfür wird das elastische Gesamtpotential aus einem mechanischen Ersatzmodell bestehend aus Starrkörpern und Federn aufgestellt.  

Instabilitäten von Metallschäumen

Metallschäume sind poröse metallische Materialien, die aufgrund ihrer vielen Poren und Hohlräume eine geringe Dichte und eine hohe spezifische Steifigkeit und Festigkeit aufweisen. Ziel der Forschung ist es ein analytisches Versagensmodell unter Berücksichtigung von Instabilitäten einzelner Poren (Einheitszellen) zu entwickeln. Hierfür wird ähnlich zu den Gitterstrukturen verfahren. Ein mechanisches Modell aus Starrkörpern und Federn beschreibt das Stabilitätsverhalten und den Einfluss von Imperfektionen der Zellen.

 

[1] Tuchinskiy L, Loutfy R. Metal foams and porous metal structures. In: Banhart J, Ashby MF, Fleck NA, editors. Int. Conf., Bremen, Germany, 14–16 June. Bremen: MIT Press–Verlag, 1999. p. 189

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