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Dirk Henning Richter

• In this work, a multiscale simulation framework for the modelling and simulation of ceramic matrix composites with porous matrix phase is developed. Parametric, automatically generated finite element models, which explicitly represent the micro-, meso- and macrostructure of such materials, are used for the computation of the mechanical properties and the simulation of the damage and size-dependent failure behaviour on different length scales. The model generation is based on extensive microscopic investigations and digital image analyses. Due to the complex geometry of the models, a robust grid-based meshing algorithm is used in order to facilitate automated mesh generation for subsequent finite element simulations. A direct numerical homogenization technique is employed for the transition between the individual length scales.
• In der Arbeit wird auf der Grundlage eines mehrskaligen Ansatzes eine Methode zur Modellierung und Simulation keramischer Faserverbundwerkstoffe mit poröser Matrixphase entwickelt. Parametrische, automatisch generierte Finite-Element-Modelle, die die Mikro-, Meso- und Makrostruktur derartiger Werkstoffe explizit abbilden, werden zur Berechnung der mechanischen Eigenschaften sowie zur Simulation des Schädigungs- und Versagensverhaltens auf unterschiedlichen Größenskalen verwendet. Die Generierung der Modellgeometrie basiert auf mikroskopischen Untersuchungen und auf der Anwendung digitaler Bildauswerteverfahren. Aufgrund der Komplexität der Modellgeometrie wird ein robustes, gitterbasiertes Vernetzungsverfahren eingesetzt, um eine automatisierte Netzgenerierung für die nachfolgenden Finite-Element-Rechnungen zu ermöglichen. Der Übergang zwischen den einzelnen Größenskalen erfolgt dabei durch eine direkte numerische Homogenisierung.