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Jan-Hendrik Hommel

• In der Arbeit wird ein Prototyp für ein simulationsbasiertes Konzept zur Ermittlung der Lebensdauer metallischer Behälter bei Kurzzeitermüdung entwickelt. Es gilt alle relevanten Effekte, die in zyklisch hoch beanspruchten, durch lokal stark plastizierte Zonen gekennzeichneten metallischen Konstruktionen auftreten, zu berücksichtigen. Es wird ein elasto-plastisches Materialmodell für große Verformungen entwickelt, welches sowohl die wesentlichen Charakteristika der zyklischen Plastizität als auch aller relevanten Schädigungsphänomene der Kurzzeitermüdung - wie die Porenentstehung, das Wachstum und der Zusammenschluss der Mikroporen - beschreibt. Anhand numerischer Studien werden in der Arbeit Anwendungsmöglichkeiten und Grenzen des modellbasierten Konzepts aufgezeigt. Dessen Umsetzung erfolgt auf Basis der Finite Elemente Methode, wobei die nicht hierarchische \(\it p\)-Formulierung zur Beschreibung rotationssymmetrischer und schalenförmiger Probleme zur Anwendung kommt.
• The thesis is concerned with the development of a prototype of a simulation-based concept for low cycle fatigue of metallic vessels, which considers all relevant microstructural phenomena of high cyclic loading, occurring in engineering structures characterized by locally plastizised zones. To this end, a finite deformation elasto-plastic material model is developed for the simulation of the typical effects of cyclic plasticity as well as the typical effects of low cycle fatigue damage - like initiation, growth and coalescence of mircropores. Numerical studies demonstrate the efficiency as well as the limits of the proposed model. The implementation is accomplished within the framework of the finite element method. It is characterized by a non-hierarchical \(\it p\)-formulation for the description of axially symmetric and shell-like structures.