Robert J. Melosh Medaille für Dipl-Ing. Ivo Steinbrecher

27 April 2022

Ivo Steinbrecher, der als Doktorand bei Prof. Alexander Popp am Institut für Mathematik und Computergestützte Simulation (IMCS) numerische Modelle basierend auf der Finite-Elemente-Methode entwickelt und erforscht, ist mit der Robert J. Melosh-Medaille 2021 der Duke University (USA) ausgezeichnet worden.

In dem von der Duke University prämierten Beitrag stellt Steinbrecher eine Methode zur Modellierung von faserverstärkten Materialien in der Festkörpermechanik vor.

Mithilfe dieser Modellierungen im Bereich der Elastostatik können Prognosen darüber getroffen werden, wie Festkörper auf Veränderungen reagieren. „Bei einer faserverstärkten Platte kann man z.B. schauen, wie sich diese verformt und wie hoch die Spannungen und Lasten in den Fasern sind. Es ist also möglich vorherzusagen, ob Fasern reißen und ein Bauteil versagen könnte“ erklärt der Experte für Simulationsmethoden.

Steinbrecher, der seit 2018 wissenschaftlicher Mitarbeiter am IMCS ist, hat bei seinem Ansatz verschiedene Methoden miteinander vereint, die bislang noch nie kombiniert wurden. Mit eigens entwickelten Kopplungsalgorithmen und den daraus resultierenden Modellen ergibt sich eine deutlich effizientere Simulation als bei bereits existierenden Methoden. Numerische Probleme, die bisher nur mit sehr großem Aufwand und viel Rechenzeit lösbar waren, können so wesentlich leichter und effizienter gelöst werden.

Physikalische Prozesse beschreiben

Die Finite-Elemente-Methode (FEM), auf der Steinbrechers Methode basiert, ist ein numerisches Verfahren zum Lösen von partiellen Differenzialgleichungen. Mit diesen Gleichungen lassen sich die meisten physikalischen Prozesse in unserer Welt (Fluidströmungen, Verformung von Bauteilen, Wärmeleitung, das Wetter, Elektromagnetik, uvw.) beschreiben. Daher ist die FEM ein vielfach verwendetes Verfahren zur Simulation und Vorhersage von realen physikalischen Abläufen und unumgänglich für die Auslegung von Bauwerken und Maschinen – beispielsweise, um zu berechnen, wie groß die Spannungen an einem belasteten Bauteil sind.

Robert J. Melosh Medal Competition

Seit 1989 vergibt die Duke University die mit 500 Dollar dotierte Auszeichnung jährlich im Rahmen der internationalen Robert J. Melosh Medal Competition an die weltweit beste Arbeit eines PhD-Studierenden zur FEM. Nachdem zunächst ein fünfseitiger „extended Abstract“ eingereicht werden muss, wird dieser von einer Jury aus renommierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern begutachtet. Die Autorinnen und Autoren der sechs besten Abstracts werden zu einem Symposium eingeladen. Nach einem jeweils 20-minütigen Vortrag der Finalistinnen und Finalisten über das eingereichte Thema wird die Gewinnerin bzw. der Gewinner von der Jury bestimmt.

^{Titelbild: Ivo Steinbrecher (© Universität der Bundeswehr München/Siebold)}