DFG bewilligt neues Forschungsprojekt in der FEM-Kontaktsimulation

17 Juni 2020

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat den Projektantrag von Prof. Popp mit dem Titel "Kombination von Isogeometrischer Analyse (IGA), Finite-Elemente-Methoden (FEM) und Embedded-Mesh-Kopplungsverfahren (EM) für Kontaktprobleme" bewilligt. Wir freuen uns auf ein neues spannendes Forschungsvorhaben am IMCS mit einer Laufzeit von zunächst drei Jahren!

Kontaktvorgänge und die damit typischerweise einhergehenden physikalischen Phänomene (z.B. Reibung, Verschleiß) zählen nach wie vor zu den größten Herausforderungen bei der Modellbildung und numerischen Simulation im Bauingenieurwesen basierend auf Finite-Elemente-Methoden (FEM). Als hinderlich erweist sich dabei insbesondere die scheinbar unauflösbare Verknüpfung zwischen FEM-Netzerstellung im Volumen der beteiligten Körper sowie auf den Kontaktoberflächen hinsichtlich wählbarer Diskretisierungstechnik, Elementgröße und Elementform. Denn während sich an den diskreten Kontakträndern insbesondere im Falle gekrümmter Oberflächengeometrien eine hohe Kontinuität der Ansatzfunktionen und feine Randschichtnetze als vorteilhaft erweisen, besteht im Inneren des Volumens eher der Wunsch nach möglichst strukturierten, im Idealfall sogar kartesischen Hexaedergittern und einer flexiblen Wiederverwendbarkeit etablierter FEM-Elementtechnologie, beispielsweise zur Locking-Vermeidung. Dieses Forschungsvorhaben widmet sich der vollständigen Auflösung dieses Dilemmas durch die Entwicklung eines neuartigen Diskretisierungsverfahrens für allgemeine nichtlineare 3DKontaktprobleme basierend auf einer Kombination von FEM, isogeometrischer Analyse (IGA) und sogenannten Embedded-Mesh-
Kopplungsverfahren.