Prof. Juhre
Prof. Dr.-Ing. Daniel Juhre
Institut für Werkstoffe, Technologien und Mechanik (IWTM) – Professur für Numerische Mechanik
Aktuelle Projekte
MoPeFf-KIDZ - Modularer Peristaltischer Flächenförderer mit KI-basiertem Digitalen Zwilling für Kleinstsendungen
Laufzeit: 01.04.2024 bis 31.12.2027
Der Modulare Peristaltische Flächenförderer (MPFF) ist ein gänzlich neuartiges Gerät, das erstmals konzeptionell die Vereinzelung und Sortierung von biegeweichen Kleinstendungen (Polybags) erlaubt und damit eine Alternative zur kostenintensiven händischen Verarbeitung darstellt. Erstmalig soll parallel zur Entwicklung des realen MPFF ein KI-basierter Digitaler Zwilling (DZ) entwickelt werden, der auf Basis von KI-optimierten Simulationsmodellen Vorhersagen des Systemverhaltens und eine automatisierte Parametrierung der Aktoren und Sensordatenverarbeitung erlaubt.
Integration physikalisch motivierter Materialmodelle für gefüllte Elastomere in Mehrkörpersimulationen hochdynamischer Systeme
Laufzeit: 01.05.2024 bis 30.04.2027
Das DFG geförderte Forschungsprojekt setzt sich zum Ziel, die numerische Prädiktionsfähigkeit für technische Systeme zu erhöhen, indem eine ganzheitliche Simulationsmethodik implementiert wird, die eine effiziente Kopplung zwischen einer Mehrköpersimulation und einem nichtlinearen FE-Modell ermöglicht. Eine Erweiterung des physikalisch motivierten dynamischen Flokkulationsmodells wird dabei genutzt, um das nichtlineare Materialverhalten elastomerer Lagerelemente vollumfänglich und präzise abzubilden. Dabei stehen vor allem die Eigenschaftsänderungen der Lager unter mehrachsiger Belastung im Fokus, welche bei derzeitigen Modellierungsansätzen häufig vernachlässigt werden. Da die Einbindung eines detaillierten FE-Modells zu einer Steigerung der notwendigen Rechenressourcen führt, werden in diesem Projekt verschiedene Detaillierungsstufen der Solverkopplung implementiert und analysiert, mit dem Ziel eine Reduktion der Rechenzeit unter akzeptablen Genauigkeitseinbußen zu erlauben. Die daraus resultierenden unterschiedlichen Komplexitätsstufen der entwickelten Methodik werden mit den herkömmlichen Modellierungsstrategien umfassend verglichen. Es wird eine Bewertung der einzelnen Kopplungsstrategien bezüglich des Implementierungs- und Parametrisierungsaufwands sowie der physikalischen Interpretierbarkeit und der erforderlichen Rechenressourcen vorgenommen. Dabei werden die entwickelten und validierten FE-Modelle basierend auf dem DFM auch auf ihre Eignung hin untersucht, in welchem Umfang und mit welcher Zuverlässigkeit sich einmalig bestimmte Materialparameter auf weitere Geometrien und Belastungsszenarien übertragen lassen. Abschließend findet eine Beurteilung der Genauigkeit aller untersuchter Strategien zur Kopplung der FEM und MKS mit Hilfe von Versuchsergebnissen realer Applikationen statt. Die Einbindung der FEM in die MKS erfolgt dazu sowohl direkt über verschiedene Solverkopplungen als auch indirekt durch die Generierung eines Kennfelds bzw. eines Surrogate-Modells mit Hilfe des FE-Modells zur Nutzung innerhalb der MKS. Als erstes Anwendungsbeispiel dient eine Laborzentrifuge, deren Schwingungsamplituden sowie Betriebsresonanzen gemessen und mit den numerisch erzielten Ergebnissen der jeweiligen Kopplungsstrategien verglichen werden. Des Weiteren wird die entwickelte Methodik im Rahmen einer Schwingungsanalyse von Fahrwerkskomponenten eines Elektrofahrzeugs angewendet und validiert.
SOFINA -Simulationsgestützte Optimierung von Flow-Divertern zur Behandlung intrakranieller Aneurysmen
Laufzeit: 01.04.2023 bis 31.03.2026
Ziel des Projekts ist die Erforschung von Möglichkeiten zur Optimierung der fluiddynamischen Behandlung intrakranieller Aneurysmen, um die Okklusionszeit zu verkürzen, den Bedarf an Nachbehandlungen zu reduzieren sowie die Gefahr von Rupturen zu eliminieren. Dazu sollen zum einen neuartige, neurovaskuläre Implantate mit verbesserten flussmodellierenden Eigenschaften erarbeitet werden (Zielwerte: lokal reduzierte Porosität, optimierte Anpassungsfähigkeit an die Anatomie). Mögliche individualisierte Lösungsansätze sind die Weiterentwicklung geflochtener Strukturen oder die Verwendung neuartiger Polymervliese auf der Trägerstruktur. Zum anderen werden “intelligente” Software-Tools entwickelt, die auf Basis einer virtuellen Katheterführung durch komplexe 3D-Gefäßmodelle von Patient*innen eine verbesserte Planung und Implantation ermöglichen. Dabei werden Verformungszustände sowohl des Katheters als auch des gecrimpten Implantats auf seinem Weg zum Gehirnaneurysma simuliert. Zur Abschätzung der Wirksamkeit (intra-aneurysmale Thrombosierung) des Implantats wird in Ergänzung dazu eine Blutflusssimulation durchgeführt. Anhand der Ergebnisse sollen den Interventionalist*innen vorab und während der Behandlung Hinweise zur Handhabung des Implantats bereitgestellt werden. Eine solche Software ermöglicht eine gezielte Optimierung der Implantateigenschaften, um bspw. lokalisationsabhängige Geschwindigkeits- und Wirbelstärkenabsenkungen, um bis zu 50 % gegenüber dem unbehandelten Zustand zu erzielen.
Strategien zur dynamischen Adaption der Diskretisierung basierend auf höherwertigen Übergangselementen für die Analyse von Wellenausbreitungsvorgängen mittels Hochleistungsrechnern
Laufzeit: 01.11.2023 bis 31.10.2025
Methoden der adaptiven Netzverfeinerung (AMR) sind in vielen industriellen und auch wissenschaftlichen Anwendungen unbedingt erforderlich, um den numerischen Aufwand zu reduzieren und dadurch komplexe Problemstellungen überhaupt erst handhabbar zu machen. Betrachtet man jedoch die gegenwärtige Literatur zum Thema AMR, kristallisieren sich einige Unzulänglichkeiten heraus, die noch gelöst werden müssen. Um eine lokale Netzverfeinerung zu erreichen, müssen entweder hybride Netze bestehend aus Simplex- und Tensor-Produkt-Elementen oder Zwangsbedingungen genutzt werden. Beide Ansätze führen jedoch unweigerlich zu lokalen Genauigkeitsverlusten. Darüber hinaus werden in industriellen Anwendungen oft lineare Ansatzfunktionen verwendet, weshalb nur eine algebraische Konvergenz erzielt werden kann. Im wissenschaftlichen Umfeld gibt es selbstverständlich auch Ansätze für eine vollständige hp-Adaptivität. Diese Verfahren sind aber aufgrund ihrer Komplexität in der Implementierung auf Netze mit einem hängenden Knoten pro Elementkante/-fläche ausgelegt und weisen Schwächen in der Anwendung auf hoch dynamische Prozesse (explizite Zeitintegration) auf, da diagonale Massenmatrizen nicht verfügbar sind. Anzumerken ist, dass im Vergleich zu einfachen h-Verfeinerungen aber exponentielle Konvergenzraten erreicht werden können. Die genannten Probleme können durch höherwertige Übergangselemente, die auf der Basis der sogenannten gemischten (transfiniten) Interpolation hergeleitet werden, leicht beseitigt werden. Die Elementformulierung beruht auf Vierecks- bzw. Hexaederelementen im Referenzgebiet und kann beliebige Diskretisierungen miteinander koppeln. Im Prinzip können verschiedenste Elementfamilien gekoppelt werden, die sich nicht nur in Größe oder Ansatzordnung unterscheiden. Da der Funktionsraum nicht durch Zwangsbedingungen eingeschränkt werden muss, müssen auch keine Kompromisse hinsichtlich der Genauigkeit eingegangen werden. Für hochfrequente, transiente Berechnungen werden in diesem Projekt außerdem noch geeignete Methoden zur Diagonalisierung der Massenmatrix erarbeitet. Die entstandene Elementfamilie bildet die Basis für dynamische Netzverfeinerungen. Das besondere Merkmal dieses Ansatzes ist die gezielte Kombination von Verfeinerungs- und Vergröberungsschritten, die in jedem Zeitschritt der Simulation ausgeführt werden. Damit können optimale Konvergenzraten unter möglichst geringem numerischen Aufwand erzielt werden. Um die Effizienz der entwickelten Technik weiter zu steigern, werden die Algorithmen für Hochleistungsrechner aufbereitet. Die herausragenden Eigenschaften der vorgeschlagenen Methodik werden an ausgewählten Beispielen der Wellenausbreitung verdeutlicht. Dazu werden die kontinuierliche Strukturüberwachung mittels geführter Wellen in mikrostrukturierten Materialien und die Analyse seismischer Aktivitäten genutzt.
Design and evaluation of a novel dynamic ankle-foot orthosis using silicone/SMA materials
Laufzeit: 01.10.2022 bis 30.09.2025
Ankle-Foot Orthoses (AFOs) are those devices used for rehabilitation of a pathological gait, which is caused for instance by a stroke. This research aims to design, model, simulate, manufacture, and test a novel AFO, which is designed to ensure ease of use, freedom of movement, and high performance for high-level activities at relatively low costs. Research problems are inherent in the increasing demand for AFOs based on polymers, which have relatively low biomechanical properties and may cause skin sweating and irritation in the long term. Moreover, there are problems related to the high costs of recent AFOs made of advanced composites or carbon fiber, the market needs (orthopedic workers) and users alike, and the necessity of a novel AFO that meets the demands and helps to produce orthoses for fitting each patient. Therefore, orthotists could save time and obtain a more convenient AFO prototype, which helps them in patients' treatment.
This study includes, from an applied point of view, the design, modeling, and simulation of a novel ankle-foot orthosis based on silicone, shape memory alloy (SMA), and elastic bands. This, in turn, ensures freedom of movement and high performance for high-level activities. It also includes, in practical terms, the manufacturing of the ankle-foot orthosis, based on the aforementioned design and materials, and conducting appropriate mechanical and biomechanical tests. This study includes also a literature review and description of the materials, methods, and equipment used in the design, modeling, simulation, manufacturing, and testing of a novel dynamic ankle-foot orthosis.
Autoregressive neural networks for predicting the behavior of viscoelastic materials
Laufzeit: 01.09.2022 bis 31.08.2025
Neural networks are already used extensively in the field of data analysis. Common material models consist of physically based equations to describe the real behavior as good as possible. Measurements are used to adjust the material parameters, but the accuracy of the model depends on the complexity of the constitutive equations. Neural networks offer the possibility to describe a material with the same test data without the necessity to derive complex and physically based material laws.
Considering a uniaxial stress-strain curve of a hyperelastic material, a classical neural network can be easily set up to describe this behavior. During training, the network finds a good fitting function that depends mainly on the number of weights and biases and the amount of training data. These overall parameters are not physically motivated, as they only connect the stress values to the strain values via multiplication and the sigmoid transfer functions in the range of the trainings set. This is the reason why classical neural networks have a very poor extrapolation performance.
In contrast, autoregressive neural networks can train a time series, such as the stress curve with a constant strain rate, using previous stress values to calculate the next one. Instead of training a stress-strain function, these networks attempt to find a recursive formulation between stress values. With external inputs, other variables can also be used in the recursive formulation, such as the strain rate. If the training data contains different strain rates, the network can take them into account. In addition, other variables are possible, for example, different temperatures.
Due to the recursive or regressive functionality, the network can calculate stress-strain curves, even beyond the range of the training data. With a sufficiently large training data set, it is thus possible to describe more complex material behavior better than with classical material models.
In this project the properties of viscoelastic materials shall be estimated with an autoregressive neural network. Calculating a stress-strain curve with different strain rates and training the networks can be done in a few minutes. Prediction with different strain rates and stress values outside the range of the training data works very well with only a small error and much less computation time. In addition to optimizing the network architecture, the possibility of other external inputs such as temperature or training with a real measurement data set will also be investigated.
Erweiterung fiktiver Gebietsmethoden für vibroakustische Fragestellungen - Analyse heterogener Dämmmaterialien
Laufzeit: 01.08.2022 bis 31.07.2025
Die Vorhersage des akustischen Verhaltens von Systemen, die Materialien mit komplexer Mikrostruktur beinhalten, ist aus mehreren Gründen eine große Herausforderung. Zum einen ist es sehr aufwendig, hochauflösende numerische Modelle mit Hilfe von geometriekonformen Diskretisierungen aufzubauen und zum anderen müssen alle physikalisch relevanten Wechselwirkungen der Struktur sowohl mit dem umgebenden als auch mit dem eingeschlossenen Fluid berücksichtigt werden. Die geometriekonforme Diskretisierung von heterogenen Materialien mit komplexer Mikrostruktur führt in der Regel zu einer sehr hohen Anzahl von finiten Elementen und somit zu nicht vertretbaren Rechenzeiten. Als zielführende Alternative haben sich in den letzten Jahren fiktive Gebietsmethoden, wie die Finite Cell Method (FCM), herauskristallisiert. Zur Erfassung der akustischen bzw. vibroakustischen Eigenschaften muss die FCM für das neue Anwendungsgebiet in einigen Aspekten erweitert werden. Zunächst müssen die akustische Wellengleichung für Berechnungen im Zeitbereich und die Helmholtz-Gleichung für Analysen im Frequenzbereich mit Hilfe von fiktiven Gebietsmethoden diskretisiert werden. Weiterhin müssen geeignete Kopplungsstrategien zwischen dem Struktur- und Fluidgebiet entwickelt werden. Die Teilfelder können dabei sowohl schwach (rückwirkungsfrei) als auch stark (rückwirkungsbehaftet) gekoppelt werden. Der Vorteil von fiktiven Gebietsmethoden ist neben der hochgenauen Auflösung der Geometrie (trotz nicht konformer Diskretisierung) die Möglichkeit der Überlagerung von Struktur- und Fluidelementen. Damit kann eine effektive Strategie zur vibroakustischen Kopplung heterogener Materialien entwickelt werden. Der numerische Aufwand dieser komplexen Simulationen ist auch unter Nutzung fiktiver Gebietsmethoden immer noch sehr hoch. Daher ist es ein weiteres Ziel, neben den mikrostrukturell aufgelösten Modellen auch vereinfachte Modelle auf der Basis von Verfahren zur numerischen Homogenisierung abzuleiten. Trotz der starken Abstraktion der Wirklichkeit wird erwartet, dass für verschiedene Anwendungen brauchbare Ergebnisse erzielt werden können. Der letzte Schwerpunkt des Projektes besteht in der experimentellen Validierung der entwickelten numerischen Methoden. Dazu werden verschiedene Versuchsstände genutzt. Für die Umsetzung der vibroakustischen Kopplung ist das Schwingungsverhalten der Struktur entscheidend. Dieses kann mit Hilfe eines 3D Laser-Scanning-Vibrometers untersucht werden. Zusätzlich werden die frequenzabhängigen akustischen Parameter unter Nutzung verschiedener einfacher Messaufbauten, wie bspw. einem Kundtschen Rohr, gemessen und jeweils mit den simulativ ermittelten Ergebnissen verglichen. Weiterhin wird in einem Freifeldraum die Schallabstrahlung mit Hilfe von Mikrofon-Arrays und Fernfeldmikrofonen vermessen. Auf der Basis dieser Daten kann die Leistungsfähigkeit der implementierten Modelle nachgewiesen werden. Abschließend werden Richtlinien für deren Nutzung abgeleitet.
Erweiterung fiktiver Gebietsmethoden für vibroakustische Fragestellungen – Analyse heterogener Dämmmaterialien
Laufzeit: 01.04.2023 bis 31.03.2025
Das Projekt widmet sich der Entwicklung einer effizienten Berechnungsmethodik zur Lösung dreidimensionaler vibroakustischer Problemstellungen unter Einsatz poröser Dämmmaterialien. Hierbei ist es das Ziel, die Mikrostruktur des Dämmmaterials aufzulösen, um aktuelle Grenzen der oft eingesetzten Biot’schen Theorie zu überwinden, die insbesondere für die Modellierung geschlossenporiger Schäume ungeeignet scheint. Um die angestrebte, äußerst aufwendige geometrieaufgelöste Modellierung zu ermöglichen, sollen fiktive Gebietsmethoden mit höherwertigen Ansatzfunktionen eingesetzt werden. Diese lassen sich zum einen sehr vorteilhaft auf Voxel-Daten anwenden und zum anderen ist eine hohe Effizienz für Wellenausbreitungsprobleme zu erwarten.
"COCOON" - aCOustiC Optimized hOusiNg
Laufzeit: 01.06.2022 bis 30.11.2024
Simulationsbasierte und sensorisch funktionalisierte Gehäusekonzeptionierung
Im Rahmen des ZIM-Netzwerkes INSTANT werden vordergründig medizinische Fragestellungen erörtert. Das FuE-Projekt COCOON fokussiert innerhalb des Netzwerks die Verminderung von Geräuschbelastungen bei diagnostischen und interventionellen bildgeführten Verfahren.
Verschiedene medizinische Studien zeigen, dass andauernde hohe Geräuschpegel zu Konzentrationsschwächen, Stress, Beeinträchtigungen des Gedächtnisses, allgemeiner Leistungsminderung und anderen Erscheinungen bis hin zum Burnout-Syndrom führen können. Solche Stress- und Angstsituationen sind der Genesung von Patienten unzuträglich und führen zu längeren Behandlungszeiten und somit zu vermehrten Kosten. Auf der Seite des klinischen/medizinischen Personals können die Geräuschbelastungen, beispielsweise bei mehrstündigen bzw. mehreren aufeinanderfolgenden Interventionen zu Konzentrationseinbußen und Behandlungsfehlern führen.
Die Entstehung von lauten Geräuschen ist bei vielen Maschinen nicht oder nur mit Eingriff in die bestehende Struktur zu unterbinden. Allerdings können technische Maßnahmen ergriffen werden, um die Geräuschausbreitung und -weiterleitung zu behindern und somit die störenden Geräuschemissionen zu minimieren. Im Projekt COCOON werden Verfahren zur Konzeptionierung und Fertigung akustisch optimierter Gehäuse für medizinische Großgeräte erforscht, wodurch sich auch hinsichtlich Zulassung und verwendeter Materialien sehr hohe Ansprüche ergeben.
Des Weiteren wird der ambitionierte Ansatz verfolgt ein "Diagnosesystem” zur Zustandserfassung der Produktfunktionalität zu erforschen. Die frühzeitige Alarmierung bei Fehlfunktionen soll Geräteausfälle minimieren und kann so zur Produktüberwachung nach dem Inverkehrbringen beitragen.
Abgeschlossene Projekte
Evaluation of Phase Morphology and its Impact on the Viscoelastic Response of Elastomer Blends
Laufzeit: 01.01.2020 bis 31.12.2023
Filler reinforced elastomer blends play a key role in the design and optimization of high performance rubber goods like tires or conveyer belts. In most cases, a phase separated, anisotropic blend morphology develops during the last processing steps (extrusion, calendering, injection moulding), which lowers its free energy by coagulation and relaxation processes, before the morphology is frozen by cross-linking. The development of the detailed phase morphology and its influence on the high-frequency viscoelastic response, affecting e.g. friction, fracture and wear properties, is not well understood at present but of high technological and scientific interest.
Accordingly, one main objective is the physically motivated modelling and numerical simulation of the thermo-chemically driven phase separation of filled elastomer blends with realistic, microscopic input parameters obtained from independent physical measurements. Beside the chemical compatibility of the polymers and the fillers, also the effect of mechanical stress on the phase dynamics shall be investigated. In combination with elaborated experimental methods, the phase field modelling for Cahn-Hilliard and Cahn-Larché type diffusion shall be applied. The local phase field equations, considering at the end three phases, must be implemented into the isogeometric analysis, allowing for the study of complex interaction of multi-phase materials with different material characteristics. The experimental focus lies on the evaluation of thermodynamic polymer-polymer- and polymer-filler interaction parameters that govern the phase morphology and filler distribution. For the simulation of phase boundary dynamics, the collective chain mobility shall be estimated as an input parameter of the Cahn-Hilliard type dynamic equation.
A second objective is the modelling and numerical simulation of the high-frequency linear viscoelastic response of unfilled and filled elastomer blends, which shall be based on the distinct phase morphology including domain and interphase size, filler distribution and cross-linking heterogeneities. The non-linear response will be analysed in a future project.
The results of phase field simulations shall be compared to experimental investigations of phase mixture processes and numerically evaluated viscoelastic moduli shall be correlated with experimentally constructed viscoelastic master curves.
The sum of the both objectives leads to a complete numerical procedure with which it is possible to simulate the complete cycle of producing and using a new polymer blend for later engineering applications by optimizing the involved process and distinctive material parameters.
Entwicklung von FE-Technologien im Bereich der gemischten Formulierung anhand von industriellen Anwendungen
Laufzeit: 02.11.2020 bis 31.10.2023
Ziel der Dissertation ist die Entwicklung, beziehungsweise Weiterentwicklung, von Finite-Elemente-Technologien im Bereich der gemischten Formulierung. Der Fokus liegt hierbei auf der Verschiebung-Druck-Dehnung-Formulierung (u/p/e), da sie gleichzeitig ermöglicht, inkompressibles Materialverhalten zu meistern sowie eine gesteigerte Genauigkeit in der Berechnung der Spannungen und Dehnungen zu ermöglichen.
DampedWEA - Innovative Konzepte zur Schwingungs- und Geräuschreduktion getriebeloser Windenergieanlagen
Laufzeit: 01.12.2019 bis 30.04.2023
Das Ziel des Verbundvorhabens DampedWEA ist die Erhöhung der Akzeptanz von Windenergieanlagen (WEA). Dadurch sollen neue Regionen für WEA, insbesondere in der Nähe bewohnter Gebiete, erschlossen werden. Dazu ist eine Verminderung des abgestrahlten Schallpegels erforderlich. In diesem Verbundvorhaben liegt der Fokus auf den tonalen Emissionen, die durch die erfolgreiche Optimierung hinsichtlich aeroakustischer Emissionen immer stärker in den Vordergrund treten und nun ein Problem darstellen. Um diese ausreichend zu reduzieren, kommen innovative Konzepte zur Schwingungs- und Schallreduktion zum Einsatz. Die wesentliche Quelle der tonalen Störgeräusche ist der Generator, da sich die Vibrationen aus dem Generator über die Lager und den Antriebsstrang oder über die Generatortragstruktur in die gesamte Windenergieanlage ausbreiten und schließlich als Schall abgestrahlt werden. Tonale Geräusche sind für die Akzeptanz der Bevölkerung besonders kritisch, da diese als wesentlich lästiger wahrgenommen werden als ein breitbandiges Rauschen.
In diesem Projekt sollen Transmissionspfade untersucht werden, an denen die Erforschung des Schallminderungspotentials erfolgversprechend ist. Darüber hinaus werden viele verschiedene Konzepte erprobt, die teilweise weit über den aktuellen Stand der Technik hinausgehen. Das Projekt wird im Konsortium bestehend aus WRD/Enercon mit den Forschungspartnern DLR, Fraunhofer IFAM, der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und der Leibniz Universität Hannover durchgeführt.
Kopplung fiktiver Gebietsmethoden mit der Randelementemethode für die Analyse akustischer Metamaterialien
Laufzeit: 01.08.2019 bis 30.04.2023
Im Fokus des vorliegenden Projektantrages stehen innovative akustische Metamaterialien. Dabei handelt es sich beispielsweise um akustisch wirksame Schaummaterialien, in denen durch zusätzlich eingebrachte Festkörper mit hoher Steifigkeit lokale Resonanzeffekte erzeugt werden sollen. Auf diesem Weg soll erreicht werden, dass die Dämm- bzw. Dämpfungswirkung dieser Materialien insbesondere im tieffrequenten Bereich signifikant verbessert wird. Allerdings fehlen bisher allgemeine Richtlinien, wie ein akustisches Metamaterial zu gestalten ist, um eine bestmögliche und insbesondere eine breitbandige Wirkung zu erzielen. Das Ziel des beantragten Projektes ist es, ein zuverlässiges und effizientes numerisches Werkzeug zu entwickeln, um in weiterführenden Forschungsarbeiten eine umfassende Analyse der Mechanismen, Einflussfaktoren und Designparameter sowie gezielte Topologieoptimierungen akustischer Metamaterialien durchzuführen zu können. Für die vibroakustischen Analysen soll eine Kopplung der Finiten Zellen Methode (FCM) und der Randelementemethode (BEM) entwickelt werden. Die FCM soll für die strukturdynamischen Berechnungen eingesetzt werden, um die heterogene Struktur der Metamaterialien adäquat und effizient abzubilden. Für die Bewertung verschiedener akustischer Metamaterialien wird der resultierende Schalldruck im umgebenden Luftvolumen sowie die abgestrahlte Schallleistung herangezogen. Die Berechnung der Schallabstrahlung erfolgt mit Hilfe der BEM, da diese insbesondere für die Bewertung im Fernfeld im Vergleich zu volumendiskretisierenden Methoden eine effiziente Möglichkeit zur Berechnung des akustischen Feldes darstellt. Im Rahmen des Projektes sollen auch die Vorteile höherwertiger Ansatzfunktionen ausgenutzt werden. Nach erfolgreicher Implementierung werden kommerzielle FE-basierte Berechnungsprogramme, analytische Vergleichslösungen und experimentelle Untersuchungen genutzt, um die entwickelten Methoden ausführlich zu verifizieren und zu validieren.
Optimization of the design of mesoscale piezoelectric motors for robotic applications
Laufzeit: 01.01.2021 bis 31.12.2022
Robotics has developed by leaps and bounds over the last few decades and many of the challenges of medium to large scale robotics have found suitable solutions. However, at the mesoscale, on the order of a millimeter to centimeters, few of these challenges have been addressed, chief among them, fabrication and actuation. Due to favourable scaling characteristics, piezoelectric actuation becomes more appropriate than electromagnetic actuation at small scales. Piezoelectric materials provide an actuation as they are materials that generate strain when a voltage is applied to them. They also generate a voltage when strained, which gives them the capability to operate as sensors or actuators, or both simultaneously. Due to their small total displacement, large bandwidth, and lack of friction, they have the ability to generate fast and precise movements.
The overall goal is to optimize a new class of piezoelectric motors based on a series of unimorph (a piezoelectric material bonded to a substrate) arms. The Canadian partner, Assistant Prof. Dr. Ryan Orszulik, has recently designed and fabricated a series of prototypes of a piezoelectric motor which has a planar rotor diameter of 9 mm, stator diameter of 8 mm, a total integrated motor thickness of 0.8 mm, weighs approximately 200 milligrams, and is capable of producing bidirectional motion with relatively low rotational speeds but high torque. However, a number of challenges remain, the most important of which is optimizing the torque density of the motor. For this purpose a numerical optimization will be used, which considers the mass and volume limitations, in order to achieve much higher torques without compromising structural integrity. This multi-objective optimization is a very challenging task, especially on such small scales. For mesoscale robotic applications, it is the torque that is of the greatest interest as it mitigates the need for a gearbox, which is very difficult to manufacture and integrate at these small scales. The unimorph based piezoelectric motor that is the focus of this project is simpler to construct, as it relies on non-standard planar fabrication techniques, and requires only a single drive source at a lower frequency to produce a high torque. In this research program, the goal is to leverage new fabrication techniques to create and miniaturize these piezoelectric motors, test them, and optimize them via analytical and finite element techniques. By employing the developed design, modeling, and fabrication techniques, a number of applications will be pursued including miniature autonomous vehicles and surgical instruments. The most promising possible application, which would create further opportunities for collaboration with the satellite design laboratory at York University, is to use these motors as the actuator for single gimbal control moment gyroscopes in pico to femto class satellites.
Innovative Simulationsverfahren für die akustische Auslegung von Automobilen
Laufzeit: 01.07.2019 bis 30.09.2022
Dieses Projekt ist eine Kooperation des Lehrstuhls für Mehrkörperdynamik und des Lehrstuhls für Numerische Mechanik mit jeweils einem wissenschaftlichen Mitarbeiter pro Partner. Das Kernziel des Projektes ist die Entwicklung einer praxistauglichen Simulationsmethodik zur Berechnung der Schallemissionen von Motoren und deren psychoakustische Bewertung. Dies ermöglicht es, Auswirkungen von Strukturmodifikationen (Steifigkeit, Massenverteilung) sowie tribologischen Systemparametern (Lagerspiele, Viskosität, Desachsierung und Füllungsgrad) unmittelbar auf die Anregungsmechanismen und die inneren Körperschallwege zurückzuführen und präventiv im Sinne einer akustischen Optimierung durch konstruktive und tribologische Maßnahmen zu bekämpfen. Dieser reine Virtual Engineering Ansatz soll gänzlich ohne reale Prototypen auskommen und somit bereits früh im Motorentwicklungsprozess eine akustische Bewertung ermöglichen. Somit können in Abstimmung mit den Entwicklergruppen angrenzender Themenbereiche konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung der akustischen Qualität realisiert werden, ohne andere wichtige Auslegungskriterien, wie Leistung, Schadstoffemission oder Gesamtmasse, negativ zu beeinflussen.
Im Gegensatz hierzu sind passive Maßnahmen zur Bekämpfung von Schallemissionen durch beispielsweise Dämmungen in der Regel kostenintensiv, da sie neben zusätzlichem Material auch zusätzliche Montageschritte erfordern und sich somit auf den Produktionsprozess auswirken. Gleichzeitig steht dies dem Gedanken des Leichtbaus sowie der Verbrauchsreduktion und Umweltfreundlichkeit entgegen und führt zu einem zusätzlichen Bauraumbedarf, der üblicherweise eine sehr knappe Ressource bei der Entwicklung moderner Motoren und Automobile darstellt. Das grundsätzliche Problem dieser heutzutage immer häufiger eingesetzten Dämmmaßnahmen ist deren symptomatischer Ansatz, welcher zwar die Wirkung bekämpft, die Ursachen der akustischen Störung aber außer Acht lässt.
Die ganzheitliche Methodik, die in diesem Projekt im Fokus steht, ermöglicht hingegen direkt die Analyse und Bekämpfung der Ursache der störenden Schallemissionen. Zusätzlich lässt die psychoakustische Bewertung der Schallemission eine Kategorisierung in störende und weniger störende Schallemissionen zu. Dadurch kann das Design gezielt so verändert werden, dass das entstehende Geräusch vom Menschen als angenehmer eingeordnet wird, schließlich kann ein leises Geräusch trotzdem störender empfunden werden als ein lautes.
FE-Simulation eines Fahrzeuggelenks der Siemens Mobility GmbH
Laufzeit: 09.11.2021 bis 31.05.2022
Ziel des Projekts ist eine umfangreiche Untersuchung von Elastomerpads, die in einem Fahrzeuggelenk der Siemens Mobility GmbH zum Einsatz kommen. Hierzu werden Finite-Elemente-Analysen durchgeführt, um die Verformungseigenschaften des Gelenks und insbesondere der eingebauten Elastomerpads qualitativ zu bewerten. Zudem sollen experimentelle Untersuchungen an den Elastomerpads von der Firma Siemens Mobility GmbH durchgeführt werden, um die entsprechenden Materialeigenschaften genauer charakterisieren zu können. Hierdurch lassen sich in den FE-Analysen genauere Zusammenhänge zwischen Materialauswahl und Struktureigenschaften bestimmen.
Visuelle Komprimierung und Rekonstruktion von patientenspezifischen 3D-Gefäßmodellen zur Anwendung in Simulationsmethoden
Laufzeit: 15.10.2021 bis 14.04.2022
Ziel des Projekts ist eine Methode zur Generierung einfacher Geometrien von Gefäßmodellen, die nur wesentliche Informationen beinhaltet, die zur späteren Rekonstruktion von vereinfachten Simulationsmodellen für die Finite-Elemente- und CFD-Methode genutzt werden können.
Der Fokus hierbei liegt auf der Geometriekomprimierung und -rekonstruktion der Gefäßinnenwand mit Hilfe von parametrisierten NURBS. Durch die NURBS wird die Mittellinie des Gefäßes repräsentiert. Weitere wichtige Kenngrößen (wie z.B. der Gefäßdurchmesser, die Krümmung des Gefäßes und auch die Gefäßdicke) werden parametrisiert an den einzelnen Stützstellen der NURBS abgespeichert. Auf diese Weise wird die Geometrie auf das Wesentlichste reduziert, enthält aber die wichtigsten Informationen um daraus in einem Rekonstruktionsprozess die benötigte 3D-Geometrie des Gefäßmodelles wieder zu erlangen. Diese Geometrie kann im Folgenden für die verschiedensten Softwaresysteme genutzt werden um entsprechende Simulationen durchzuführen. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Parameter beliebig zu variieren um somit auch neue realitätsnahe Gefäßmodelle für Vergleichssimulationen zu generieren.
Kompetenzzentrum eMobility - Forschungsbereich Antriebsstrang: Teilprojekt AR4: "Leichtbau und Akustik von Elektromotoren"
Laufzeit: 01.01.2019 bis 31.12.2021
Das Vorhaben Kompetenzzentrum eMobility greift die strukturbedingten Herausforderungen auf und entwickelt im Rahmen eines neu zu gründenden Kompetenzzentrums Lösungen in wichtigen Teilbereichen, welche die Kooperation zwischen KMU und universitärer Forschung und Lehre deutlich stärken. Das Wissen kann direkt in die betroffene Zulieferindustrie überführt werden und dort dazu beitragen, den Strukturwandel erfolgreich zu managen und neue wirtschaftliche Chancen zu nutzen. Neben der primären Zielsetzung des Aufbaus und Transfers von Kern-Know-How steht vor allem die langfristige Verankerung gewonnener Erkenntnisse in beschäftigungswirksamen wirtschaftlichen Strukturen im Vordergrund.
Ausgehend von einem mehrfach patentierten, weltweit einzigartigen Leichtbaumotorkonzept der OVGU konzentrieren sich die Arbeiten im Forschungsbereich ANTRIEBSSTRANG auf die Weiterentwicklung und prototypische Darstellung der neuen Motortechnologie, deren Integration in den Antriebsstrang sowie deren Betrieb entsprechend gegebener Sicherheits- und Komfortanforderungen (Fahrdynamik). Gleichzeitig bieten sich im Bereich der Grundlagenforschung weitere Innovationsschritte zur Steigerung der Leistungsfähigkeit der Motortechnologie, die in diesem Förderzeitraum erschlossen und in Prototypen umgesetzt werden sollen.
Inhalt des Teilprojekts AR4:
Der abgestrahlte Lärm ist ein zentrales Problem aller elektrischen Maschinen. Dies liegt vor allem daran, dass die typische Schallemission eines Elektromotors sehr tonal und sehr hochfrequent ist und somit einerseits im Bereich der Hörfläche liegt, in dem der Mensch am besten hört, und andererseits als besonders lästig empfunden wird. Aus diesem Grund sollen im Rahmen dieses Teilprojektes Methoden und Lösungen erarbeitet werden, um das akustische Verhalten von elektrischen Maschinen signifikant zu verbessern. Das Ziel besteht nicht nur darin, den Schalldruckpegel zu reduzieren sondern zusätzlich auch ein möglichst unauffälliges beziehungsweise angenehmes Geräusch zu erzielen, weshalb das menschliche Wahrnehmungsvermögen in die Betrachtungen mit einbezogen wird. Für die Entwicklungen werden sowohl modernste kommerzielle Simulationsmethoden sowie eigene Softwareerweiterungen eingesetzt als auch umfangreiche experimentelle Untersuchungen und Hörversuche genutzt. Die experimentellen Untersuchungen umfassen Schwingungsanalysen mittels Laservibrometrie im stehenden und rotierenden System (Derotatormessungen), Messungen des Schalldrucks mit Fernfeldmikrofonen sowie Messungen mit Mikrofonarrays (akustische Kamera) in einer schallarmen Kammer. Das Ziel der experimentellen Untersuchungen besteht darin, einerseits die Simulationsmodelle zu validieren und andererseits den Mehrwert der erarbeiteten Lösungen nachzuweisen. Neben der Akustik steht der Leichtbau im Fokus. Die zu erarbeitenden Konzepte sollen sowohl akustisch unauffällig sein als auch eine minimale Masse besitzen.
Dabei werden unter anderem alternative Materialien (Al-Schaumstrukturen, Metamaterialien, GFK, CFK), innovative Dämpfungsstrategien, neuartige Konstruktionsdesigns (z.B. additive Fertigung), sowie die Einbeziehung von Anbauteilen (z.B. Getriebe) im Sinne zusätzlicher Anregungsquellen untersucht. Um sicherzustellen, dass die strukturelle Integrität trotz der ergriffenen Leichtbaumaßnahmen gewährleistet ist, werden Spannungsanalysen und Festigkeitsberechnungen durchgeführt. Diese beinhalten sowohl statische als auch dynamische Lastfälle. Die dynamischen Spannungsanalysen sind zwingend erforderlich, um den wirkenden Trägheitskräften infolge der zeitlich stark veränderlichen Vorgänge sowie den impulshaften Anregungen während typischer Betriebsszenarien Rechnung zu tragen.
Numerical analysis of crack propagation based on phase field method in welded steel structures
Laufzeit: 01.11.2018 bis 31.10.2021
Welding is considered as one of the most indispensable processes in many industrial sections for joining. In many structures, welds are known as a critical sections led to mechanical failures. There are a variety of physical defects such as undercut, insufficient fusion, excessive deformation, porosity, and cracks that can affect weld quality. Of those defects, cracks are considered to be the worst since even a small crack can grow and lead to failure. All welding standards show zero tolerance for cracks whereas the other defects are tolerated within certain limits. There are three requirements for cracks to form and grow: a stress-raising defect, tensile stress, and material with low fracture toughness. Microscopic defect locations are available in practically all welds including geometric features and weld chemistry that can raise the local stress enough to induce a crack. That leaves the engineer to work with the stress environment and toughness: if either of the two can be effectively controlled then cracks can be prevented from initiating and growing. Toughness is a measure of resistance to crack growth; resistance can be provided by blunting of the crack tip in ductile materials. However, if applied strain rate is very high (as would be the case when a spot weld cools at the end of the pulse) and the stress field is multi-axial, even ductile materials exhibit poor toughness and produce rapid crack growth. Hard materials, such as martensite formed during cooling of steels, are brittle and have poor toughness. Having a deep understanding of the residual stresses in welding, micro structure and mechanical behavior of HAZ, multi axial fatigue strength, crack progress behavior and the effect of improvement techniques on welded structures will result in manufacturing more reliable and minimizing weight and increasing structural strength.
The following objectives of this project are:
- Modeling welding process by considering the phase transformation changes occurred in base and weld metal during the heating and cooling process.
- Effect of weld material strength and number of weld passes on the fatigue strength.
- Influence of heat treatment process like stress releasing, annealing hardening on fatigue behavior.
- Development of damage mechanics rules based on numerical analysis for predicting the ductile failure, fatigue life crack initiation.
- Numerical modelling of fatigue crack initiation and propagation based on phase field theory.
- Achieving experimental data by carrying out on universal servo hydraulic machine to investigate the influence of multi axial stresses on fatigue strength and fatigue life.
- The effect of residual stresses caused by welding on the fatigue life.
- Investigating HFMI process on residual stresses and fatigue strength by means of numerical and experimental work.
Individualisierte Flow Diverter Behandlung (Belucci) - Entwicklung eines Design-Tools zur computergestützten Auslegung von Individuellen Flow Divertern (IFD)
Laufzeit: 01.09.2018 bis 31.08.2021
Ziel des Projekts BELUCCI ist die Etablierung und Validierung eines neuartigen Ansatzes zur Behandlung intrakranieller Aneurysmen mit Flow Divertern, der auf Basis von patientenspezifischen anatomischen Auswahlparametern eine individuelle und simulationsbasierte Planung, Implantatauswahl/-fertigung und Beratung umfasst. Im Rahmen des Projektes soll ein standardisierter Individualisierungsprozess entwickelt werden, um jedem Patienten das optimale Implantat für das individuelle Aneurysma zur Verfügung stellen zu können und damit die Wirksamkeit und Sicherheit der Prozedur substantiell zu verbessern. Der Ansatz wird im Rahmen des Projektes anhand patientenspezifischer Aneurysmamodelle klinisch evaluiert. Im Teilvorhaben am IFME wird ein computergestütztes Design-Tool zur numerischen Untersuchung und Auslegung von individualisierten Flow Diverter entwickelt.
Untersuchungen zur Industrialisierung der Virtualisierung des Meisterbocks und Weiterentwicklung der Simulationskonzepte
Laufzeit: 27.04.2018 bis 30.04.2021
Der Meisterbock dient, primär für Fahrzeugneuanläufe, als Mess- und Analysemittel von Exterieurbauteilen. Dazu gehören u.a. die Blech-Anbauteile wie Kotflügel, Türen, Front- und Heckklappen sowie Seitenteile. Um diese Bauteile und deren Interaktion im Einbauzustand zu bewerten bzw. zu qualifizieren, wird jedes Teil am Meisterbock montiert und wiederholgenau mithilfe des standardisierten Referenz-Punkt-Systems (RPS) ausgerichtet. Das Ziel dieses Projektes besteht darin, diesen Qualifizierungsprozess durch den Einsatz von numerischer Simulation mittels Finite-Elemente-Methode (FEM) zu optimieren, um den Aufwand der physischen Aufbauten zu reduzieren und damit die Effizienz zu steigern.
FE-Analyse eines mehrschichtigen Klebesystems
Laufzeit: 01.08.2019 bis 31.12.2019
Ziel des Projekts ist eine umfassende Parameterstudie im Rahmen von Verformungsanalysen eines neuartigen Hochleistungsklebebands. Wesentlicher Punkt ist hierbei die Auswahl eines geeigneten Materialmodells für den Kern und die Haftschichten. In anschließenden FE-Analysen des Stirnzugversuchs werden die Materialparameter und Schichtdicken variiert, um dessen Einfluss auf das Gesamtverhalten sowohl qualitativ als auch quantitativ einzuschätzen.
Phase field simulation of crack initiation and propagation in metals under thermomechanical loadings
Laufzeit: 01.05.2016 bis 31.10.2019
Der Bruch unter thermomechanischer Belastung ist ein komplexes Versagensbild, das in Werkstoffen und Bauteilen gravierende Auswirkungen zufolge hat. Die Vorhersage der Bruchverhaltens durch die Rissinitiierung und -ausbreitung in Metallen mithilfe der numerischen Methoden hat immer größere Bedeutung in der technischen Anwendung gewonnen. Die klassischen Theorien aus der Bruchmechanik umfassen nur die Kriterien zur Rissausbreitung, können aber nicht zur Vorhersage der Rissinitiierung verwendet werden. Des Weiteren können keine Aussagen zu gekrümmten Rissen sowie zur Rissverzweigung getroffen werden. In den vergangenen zehn Jahren erfolgte die Übertragung und Weiterentwicklung der Phasenfeldmethode zur Beschreibung der Rissbildung und -ausbreitung. Diese Methode bietet einen leistungsstarken und flexiblen Rahmen für die Untersuchung des Bruchverhaltens von Materialien unter beliebig komplexen thermomechanischen Belastungen. Durch die Definition eines zusätzlichen Freiheitsgrades, des sogenannten Ordnungsparameters, erfolgt die Rissbeschreibung im Modell. Zusätzlich kann die Wärmeleitungsgleichung einbezogen werden, etwa falls thermische Spannungen die Rissausbreitung dominieren. In Betracht kommen hier sowohl das langsame als auch das schlagartige Aufheizen. Analog zur Rissbetrachtung wird dazu das Temperaturfeld als zusätzlicher Freiheitsgrad behandelt. Die daraus resultierenden Gleichungen können mithilfe der Finiten-Elemente-Methode gelöst werden. Das Ziel dieser Doktorarbeit ist die Ausarbeitung eines Modells, welches die mathematische Beziehung zwischen den thermomechanischen Belastungen und der Rissinitiierung sowie der Rissausbreitung bei hohen Temperaturen beschreiben kann. Den Ausgangspunkt des multiphysikalischen Modells bilden die konstitutiven Gleichungen aus der Thermoelastoplastizität, welche mithilfe der Phasenfeldmethode gelöst werden. Die Freiheitsgrade des Modells umfassen dabei die Verschiebung, die Temperatur sowie das Phasenfeld zur Rissbeschreibung.
Finite-Elemente-Analyse und Lebensdauervorhersage von gewebeverstärkten Elastomermembranen
Laufzeit: 01.06.2016 bis 31.05.2019
Elastomermembranen werden als Flachmembranen in oszillierenden Pumpen oder für druckbetätigte kurzhubige Stell- und Regelorgane eingesetzt. Im Vergleich zu Metallmembranen sind Elastomermembranen sehr weich und nachgiebig. Zur Verstärkung und Widerstandsfähigkeit von Elastomermembranen werden häufig Gewebe in das Elastomer eingelegt. Die Membranen sind oftmals einer Vielzahl an komplexen und hochbelasteten Schaltzyklen ausgesetzt und müssen aufgrund ihrer wichtigen Funktion optimale Lebensdauereigenschaften erfüllen.
Aufgrund der Komplexität der Elastomermembranen ist eine zuverlässige Abschätzung der mechanischen und der Lebensdauereigenschaften allein auf Basis von Erfahrungswerten kaum möglich. Im Rahmen dieses Projektes soll mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) ein Simulationswerkzeug entwickelt werden, das zur realitätsnahen Verformungs- und Lebensdaueranalyse von gewebeverstärkten Elastomermembranen eingesetzt werden kann.
Eine gemischte Mehrfeld-Modellierung von gradientenbasierten Problemen in der Festkörpermechanik
Laufzeit: 01.10.2014 bis 31.03.2019
Die Modellierung von Phasenfeldern und Größeneffekten in Festkörpern, wie z.B. die Breite von Scherbändern oder die Abhängigkeit der Korngröße von plastischen Vorgängen in Polykristallen, bedingt einen unkonventionellen Kontinuumsansatz mit integrierten Längenskalen. Mit dem zunehmenden Trend zur Miniaturisierung und zu nanotechnologischen Anwendungen wird diese Art der Modellierung zukünftig einen hohen Stellenwert einnehmen.
Die gemischte Mehrfeld-Modellierung von gradientenbasierten Problemen ist eine kürzlich entwickelte thermomechanisch konstistente Methode, die hierfür sehr gut geeignet ist. Die Grundidee ist die Erweiterung der internen Variablen auf mikromechanische Größen und die Entwicklung des makro- und mikromechanischen Gleichgewichts in geschlossener Form.
Entwicklung eines neuartigen Stents-Designs zur gezielten Gefäßdeformation zur Reduzierung des Bluteintrags ins Aneurysma
Laufzeit: 01.09.2018 bis 31.01.2019
Seit mehreren Jahren wird die Todesursachenstatistik in Deutschland von Herz-/ Kreislauf-Erkrankungen dominiert. Laut statistischem Bundesamt waren diese im Jahr 2015 für ca. 39 % aller Todesfälle verantwortlich. Hierzu zählt u.a. der Schlaganfall, welcher durch eine Subarachnoidalblutung hervorgerufen werden kann. Dabei gelangt Blut in den, das Gehirn umgebenden, Subarachnoidalraum. Überwiegend werden diese Blutungen durch die Ruptur von zerebralen Aneurysmen verursacht. Dies sind ballonartige Erweiterungen arterieller Blutgefäße, welche ca. 2-6 % der westlichen Bevölkerung im Laufe ihres Lebens entwickeln. Eine Ruptur erfahren schließlich ca. 10 von 100 000 Personen pro Jahr.
Diverse Maßnahmen sollen eine solche Ruptur verhindern. Durch chirurgische (Clipping) oder endovaskuläre (Coiling, Ballonangioplastie, Stenting, Platzierung von Flow-Divertern oder WEB-Devices) Eingriffe wird der Bluteintrag ins Aneurysma reduziert. Dies zielt auf die Bildung von Thromben ab, welche einen natürlichen Verschluss des Gefäßes hervorrufen. Diese Maßnahmen sind weder risikolos noch zwangsläufig erfolgreich. Das motiviert die Entwicklung von neuen sowie die beständige Verbesserung etablierter Verfahren.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Stents mit neuartigem Wirkprinzip zur therapeutischen Deformation der Trägergefäße von intrakraniellen Aneurysmen. Infolge der gezielten Leitung des Blutflusses stellt sich eine günstigere Hämodynamik ein und der Bluteintrag ins Aneurysmainnere wird reduziert. Dies wiederum erhöht die Verweilzeit des Blutes im Aneurysma und fördert die natürliche Thrombosierung, wodurch das Aneurysma verschlossen wird.
Dies ist ein völlig neuartiges Konzept in a) der Behandlungsmethode und b) dem dafür notwendigen Stent-Design. Deshalb sollen in diesem Rahmen die simulativen Methoden entwickelt werden, um die individuelle erwartete Wirksamkeit dieses Konzeptes zu bestimmen.
FE-Analyse einer neu konzipierten Impact-Schutz-Kupplung
Laufzeit: 01.10.2018 bis 31.12.2018
Im Rahmen des Projektes werden FE-Simulationen zu einer neu konzipierten Impact-Schutz-Kupplung unter mechanischen und thermischen Belastungen realisiert. Diese Kupplung besteht aus einer modifizierten Welle-Nabe-Verbindung, die zur Übertragung eines konstanten maximalen Drehmoments über mehreren Zyklen genutzt werden soll.
Hierzu sollen Validierungssimulationen mittels der Finite-Elemente-Methode (FEM) für einen vereinfachten Prüfaufbau umgesetzt werden. Dieser axiale Prüfaufbau besteht aus zwei identischen Probekörpern, die an einer Kreisringfläche axial mit einer Anpresskraft belastet und dann gegeneinander verdreht werden.
Es werden umfangreiche Material- und Systemkennwerte sowie die praxisnahen Randbedingungen berücksichtigt, um einen angemessenen Abgleich zwischen vorhandenen Experimenten und FE-Simulationen zu ermöglichen. Zudem werden im Anschluss Parameterstudien durchgeführt, um deren Einfluss auf die Systemantwort zu verstehen. Zu diesen Parametern gehören z.B. die Schichtdicke und der Reibkennwert. Neben der Variation des Anpressdrucks werden auch Simulationen unter veränderten Temperaturen berücksichtigt.
Virtuelle Simulation des Verformungsverhaltens von NiTi-Stents in der minimalinvasiven Gefäßtherapie
Laufzeit: 16.09.2016 bis 15.09.2018
Kardiovaskuläre Erkrankungen sind in den westlichen Ländern heutzutage die Haupttodesursache. Es gibt verschiedene Behandlungsmethoden für solche Pathologien, aber der zukunftsweisende Trend ist die perkutane minimalinvasive Therapie. Hierbei werden Hightech Endoprothesen über einen endoluminalen Pfad in den pathologischen Bereich eingebracht. Mit einer der bekanntesten Familie solcher Implantate sind Gefäßstützen, oder auch Stents genannt. Sie sind durch ihre komplexe Geometrie und der nicht-trivialen Materialeigenschaften gekennzeichnet. Der sichere Einsatz dieser Stents bedarf einer kontinuierlichen technologischen Verbesserung im Hinblick auf Material, Design und Einsatzbedingungen, um eine sichere Implantation, eine effiziente Medikamentenfreisetzung und ein optimales Langzeitverhalten zu erreichen. Zudem erfährt das Konzept der prädiktiven Medizin, d.h. die Vorhersage von alternativen Behandlungsmethoden am individuellen Patienten, einen immer größer werdenden Stellenwert, was nicht ohne robuste und kosteneffiziente Simulationsmethoden möglich ist.
Mit diesem Projekt soll ein Beitrag zur effizienten Simulation des Verformungsverhaltens von Carotis-Stents in der Halsschlagader geleistet werden. Langfristiges Ziel ist die Echtzeit-Simulation des Stentverhaltens während der synchronen Operation am Menschen, so dass verschiedene Vorgänge kurz vor der realen Platzierung virtuell erprobt und bezüglich des individuellen Patienten optimal durchgeführt werden können.
Finite element simulation of the deformation behaviour of shape memory alloy structures
Laufzeit: 01.05.2015 bis 30.04.2018
Shape memory alloys (SMA) can undergo phase transformation between a high-ordered austenite phase and a low-ordered martensite phase, as a result of changes in the temperature and the state of stress. Consequently, SMA exhibits several macroscopic phenomena not present in the traditional materials. Two significant phenomena are the shape memory effect (SME) and the pseudoelastic effect (PE). These unique features of SMA have found important fields of applications especially in medical technology. The increasing use in commercially valuable applications have motivated a vivid interest in the development of accurate constitutive models to describe the thermomechanical behaviour of SMA. In this project a thermomechanical 3D model for SMA, which includes the effect of pseudoelasticity as well as the shape memory effect will be extended with regard to fatigue behaviour and crack resistance.
Untersuchung und konzeptionelle Beschreibung der Lebensdauer von Gummiwerkstoffen unter mehrachsigen Belastungszuständen
Laufzeit: 01.06.2013 bis 31.05.2017
In diesem Projekt wird die tiefgreifende Untersuchung zur Lebensdauer von technischen Gummiwerkstoffen unter mehrachsigen Belastungszuständen und im Speziellen unter Scherung mit rotierenden Achsen durchgeführt.
Neben experimentellen Untersuchungen wird schon in der Frühphase des Projekts ein theoretisches Konzept zur Lebensdauervorhersage entwickelt, das in Anlehnung an die Scherung mit rotierenden Achsen einen viel weiteren Bereich als bisherige konventionelle Konzepte abdecken kann.
Das Konzept soll mittels weiterer zielführender Versuche zur beidseitigen Scherung, Scherung mit rotierenden Achsen sowie unter einseitiger Scherung und Zug validiert werden. Hierbei wird auch die Belastungsamplitude variiert.
THEVE - A new physically motivated thermoviscoelastic model for filled elastomers to investigate the material response under dynamic loading conditions on rolling tires
Laufzeit: 15.02.2013 bis 14.01.2017
Ziel des von der Luxembourgischen Forschungsgesellschaft (FNR) geförderten Projekts ist die numerische Untersuchung der Effizienz von speziellen Elastomerwerkstoffen im Hinblick auf dessen Rollwiderstandseigenschaften. Hierzu wird das so genannte Dynamische Flockulationsmodell (DFM) eingesetzt und weiterentwickelt. Dieses physikalisch motivierte Materialmodell kann das inelastische Materialverhalten von gefüllten Elastomeren unter zyklischer Belastungshistorie (wie z.B. Mullins-Effekt und Spannungs-Dehnungs-Hysterese) in einem großen Dehnungsbereich realitätsnah darstellen. Die Erweiterung des Materialmodells auf zeit- und temperaturabhängige Phänomene ermöglicht eine genauere Abbildung der dissipativen Eigenschaften des Materials unter dynamischen Belastungen, wie sie beim rollenden Reifen auftreten. Schließlich wird mithilfe des Materialmodells eine Korrelation zwischen der auftretenden Dissipation und dem Rollwiderstand hergestellt, die zur gezielten Materialauswahl für Reifenlaufflächen genutzt werden kann.
FE-Simulation von Hochleistungsklebebändern
Laufzeit: 01.01.2012 bis 31.12.2016
Doppelseitige Klebebänder zeichnen sich durch ihre viskoelastischen sowie besonders guten Hafteigenschaften auf einer Vielzahl von Untergründen aus. Sie bestehen entweder als ein Mehrschichtsystem aus einer dünnen Klebeschicht auf der Ober- und Unterseite aufgetragen auf eine innere Trägerschicht oder es wird ein einziges Material eingesetzt, das sowohl als Klebeschicht als auch als Trägermaterial dient.
In diesem Forschungsprojekt wird ein Simulations-Tool entwickelt, das unter Berücksichtigung der komplexen Werkstoffcharakteristiken, wie z.B. starke Nichtlinearität und Viskoelastizität des Materials, eine bessere Abschätzung der Einsatzgrenzen ermöglicht. Mithilfe dieses Tools können auf einfache Weise die Modellparameter bezüglich Materialvariation, zeitabhängige Änderungen der äußeren Randbedingungen und Langzeitverhalten angepasst werden und realitätsnahe Voraussagen über das komplexe Strukturverhalten von ein- und mehrschichtigen Hochleistungsklebebändern gemacht werden.
ParaFit - Parameteranpassung anhand bauteilnaher Probekörper
Laufzeit: 01.10.2013 bis 30.09.2016
Die Qualität und Aussagekraft von FEM-Simulationen technischer Bauteile wird durch die Eignung sowohl der verwendeten Stoffgesetze als auch der zugeordneten Materialparameter limitiert.
Ein für die industrielle Anwendung geeignetes Materialmodell ist nicht unbedingt eine möglichst genaue und vollständige Nachbildung des realen Werkstoffverhaltens. Vielmehr bedingt die Praxistauglichkeit eines Stoffgesetzes einen ausgewogenen Kompromiss zwischen problemspezifischen Anforderungen an Geltungsbereich, Genauigkeit und Eigenschaftskombination der Materialbeschreibung auf der einen Seite und wirtschaftlichen Beschränkungen bezüglich erforderlicher Computerkapazitäten und Berechnungszeiten auf der anderen Seite.
Die Anpassung der entsprechenden Materialparameter wird in den häufigsten Fällen mithilfe von homogenen Versuchen an Laborprüfkörpern realisiert. Allerdings haben technische Bauteile und zugehörige Laborprüfkörper in der Regel sehr verschiedene Geometrien und werden zudem häufig in unterschiedlicher Weise hergestellt. Dies bedingt in vielen Fällen gravierende Abweichungen im Materialverhalten. Bauteilsimulationen mit Stoffgesetzen, die an Messungen an solchen Prüfkörpern angepasst wurden, sind somit bereits von vornherein fehlerbehaftet.
Kernziel des Forschungsvorhabens ist die Realisierung eines für die industrielle Nutzung geeigneten Computerprogramms zur Identifikation von Stoffgesetzparametern, das die effiziente Verwendung von Messdaten aus Versuchen an bauteilnahen Prüfkörpern mit inhomogen verteilten Spannungen und Verzerrungen ermöglicht. Auf diesem Weg werden die oben genannten Nachteile der Beschränkung auf homogene Referenzmessungen vermieden, und es eröffnet sich die Möglichkeit, spezifische Besonderheiten von Produktgruppen und Belastungsprozessen bei der Anpassung der Stoffgesetze zu berücksichtigen. Die mit diesem Ansatz unweigerlich einhergehende Erhöhung der Rechenzeiten ist beim Leistungsumfang heutiger Standardcomputer von untergeordneter Bedeutung, sofern das Potential effizienter Algorithmen und geschickter Programmierung voll ausgeschöpft wird.
Finite-Elemente-Analyse zur Montage eines Elastomer-Rollbalgs
Laufzeit: 01.06.2016 bis 31.08.2016
Im Rahmen dieses Projekts wird eine fundierte Untersuchung des Verformungsverhaltens eines Rollbalgs unter praxisnahen Belastungszuständen realisiert. Während des Einbaus und dem Betrieb erfährt der Rollbalg große Verformungen, die unter anderem zu komplexen Kontaktbedingungen führen können. Hierbei kann es unter Betriebsbedingungen zum ungewünschten Frühausfall des Rollbalgs kommen. Da der Rollbalg aus gefülltem Elastomer besteht, muss ein erweitertes Materialmodell genutzt werden, das die inelastischen Eigenschaften (wie z.B. Materialerweichung, bleibende Dehnungen und Be- und Entlastungshysterese) abbilden kann.
DIK-Projekt: Simulation von Kontaktkräften unter Berücksichtigung von Adhäsion, nachgiebigen Oberflächenrauigkeiten und Gummimaterialien mit Gleichgewichtshysterese
Laufzeit: 01.10.2012 bis 30.09.2015
Mit diesem von der Deutschen Kautschukgesellschaft (DKG) geförderten Projekt soll das Entwicklungspotential von Gummibauteilen, deren Funktion wesentlich von Reibungseigenschaften abhängt, vergrößert werden. Hierzu soll auf der Basis von Computersimulationen das Verständnis von Reibungsprozessen unter Beteiligung einer Gummioberfläche verbessert werden. Dabei sollen insbesondere adhäsive Kraftanteile in ihrer Bedeutung neu beurteilt und im Zusammenhang mit nachgiebigen Kontaktflächenrauigkeiten detailliert erforscht werden. Für die Simulationen wird ein Modell eines repräsentativen Ausschnitts einer Kontaktpaarung mit realitätsnahen Oberflächenrauigkeiten erstellt. Unter Anpressdruck soll die Vergrößerung der wirksamen Kontaktfläche durch Verformung der Rauigkeiten verfolgt werden. Anschließend wird eine Belastung tangential zur Kontaktfläche simuliert. In beiden Phasen werden die Kraftanteile aus elastischer Verformung, Adhäsion und dissipativen Effekten bilanziert.
DIK-Projekt: Finite-Elemente-Simulation des dynamischen Verformungsverhaltens von geschäumten Elastomeren
Laufzeit: 01.10.2013 bis 30.04.2014
Am Institut wurde ein Materialmodell zur Beschreibung des mechanischen Verhaltens von geschäumten Elastomeren entwickelt. Dieses Modell kann das äußerst komplexe Materialverhalten von geschäumten Elastomeren unter beliebiger mechanischer Beanspruchung realitätsnah abbilden. Hierbei wird über einen Homogenisierungsansatz ein funktionaler Zusammenhang zwischen den mechanischen Eigenschaften und dem Porengehalt berücksichtigt. Das Materialmodell ist bisher für quasistatische Belastungszustände entwickelt worden, d.h. zeit- bzw. frequenzabhängige Eigenschaften, sowohl der Elastomermatrix als auch der Porenstruktur, können noch nicht abgebildet werden. Ziel dieses Projekts ist die Erweiterung des Modells bezüglich der zeitabhängigen Eigenschaften, die vor allem bei hochfrequenten Belastungen durch den spontanen Druckaufbau innerhalb der Porenstruktur auftreten können. Das Modell wird zudem in ein geeignetes Finite-Elemente-Programm implementiert, so dass es für die FE-Simulation von komplexeren, mehrdimensionalen Belastungszuständen genutzt werden kann.
DIK-Projekt: Entwicklung eines Materialmodells zur thermo-mechanischen Beschreibung von thermoplastischen Elastomeren
Laufzeit: 01.10.2010 bis 30.09.2013
In dem von der Deutschen Kautschukgesellschaft geförderten Projekt wird ein neues Materialmodell für thermoplastische Elastomere entwickelt, das die mechanischen Eigenschaften von TPEs, wie z.B. Inelastizität, Viskoelastizität und Temperaturabhängigkeit der Materialparameter, realitätsnah abbilden kann. Das Modell beruht auf einer Homogenisierungsmethode in der explizit der Volumengehalt der elastomeren und thermoplastischen Phase einfließt. Das Modell wird in die Finite-Elemente-Methode implementiert und kann somit in Zukunft für die realitätsnahe Simulation des Strukturverhaltens von TPE-Bauteilen benutzt werden.
2024
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Utilizing physics‐augmented neural networks to predict the material behavior according to Yeoh's law
Maurer, Lukas; Eisenträger, Sascha; Kalina, Karl; Juhre, Daniel
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH . - 2024, insges. 11 S. [Online first]
An automatic simulation pipeline for coupled simulations of acoustic damping materials
Radtke, Lars; Marter, Paul; Eisenträger, Sascha; Juhre, Daniel; Düster, Alexander
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 24 (2024), Heft 3, Artikel e202400093, insges. 13 S.
The impact of dynamic loading and cyclic temperature variations on the damping efficiency of particle dampers
Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Bueschel, Alexander; Göhler, Hartmut; Jehring, Ulrike; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar
In: Journal of vibration and control - Thousand Oaks, Calif. : Sage Science Press . - 2024 [Online first]
Code verification of immersed boundary techniques using the method of manufactured solutions
Petö, Márton; Gorji, Mahan; Duvigneau, Fabian; Düster, Alexander; Juhre, Daniel; Eisenträger, Sascha
In: Computational mechanics - Berlin : Springer, Bd. 73 (2024), S. 1283-1309
An eigenvalue stabilization technique for immersed boundary finite element methods in explicit dynamics
Eisenträger, Sascha; Radtke, L.; Garhuom, W.; Löhnert, S.; Düster, A.; Juhre, Daniel; Schillinger, D.
In: Computers and mathematics with applications - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 166 (2024), S. 129-168
Bidirectional motion of a planar fabricated piezoelectric motor based on unimorph arms
Marter, Paul; Khramova, Margarita; Duvigneau, Fabian; Wood, Robert J.; Juhre, Daniel; Orszulik, Ryan
In: Sensors and actuators. A, Physical - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 377 (2024), Artikel 115642, insges. 9 S.
Vibroacoustic simulations of acoustic damping materials using a fictitious domain approach
Radtke, Lars; Marter, Paul; Duvigneau, Fabian; Eisenträger, Sascha; Juhre, Daniel; Düster, Alexander
In: Journal of sound and vibration - London : Academic Press, Bd. 568 (2024), Artikel 118058, insges. 13 S.
Investigating material performance in artificial ankle joints - a biomechanical study
Nazha, Hasan Mhd; Adrah, Muhsen; Osman, Thaer; Issa, Mohammad; Imran, Ahmed; Zhang, Yicha; Juhre, Daniel
In: Prosthesis - Basel : MDPI, Bd. 6 (2024), Heft 3, S. 509-526
Determination of laser parameters in thermomechanical treatment of skin based on response surface methodology
Nazha, Hasan Mhd; Darwich, Mhd Ayham; Ammar, Basem; Dakkak, Hala; Juhre, Daniel
In: Applied Sciences - Basel : MDPI, Bd. 14 (2024), Heft 6, Artikel 2619, insges. 16 S.
Experimental and computational investigation of heat transfer during quenching of semi-solid aluminum plates under hot cracking condition
Palanisamy, Saravanakumar; Murugesan, Saravanan; Remani, Jijoprasad Jayaprasad; Gopalkrishna, Suresh Babu; Nallathambi, Ashok Kumar; Juhre, Daniel; Specht, Eckehard
In: Thermal science and engineering progress - Amsterdam : Elsevier, Bd. 48 (2024), Artikel 102372, insges. 15 S.
Portable Infrared-Based Glucometer Reinforced with Fuzzy Logic
Nazha, Hasan Mhd; Darwich, Mhd Ayham; Ismaiel, Ebrahim; Shahen, Anas; Nasser, Tamim; Assaad, Maher; Juhre, Daniel
In: Biosensors - Basel : MDPI, Bd. 13 (2023), Heft 11, Artikel 991, insges. 13 S.
Code verification of non-linear immersed boundary simulations using the method of manufactured solutions
Petö, Márton; Juhre, Daniel; Eisenträger, Sascha
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 23 (2024), Heft 4, Artikel 202300068, insges. 8 S.
An overview of mathematical methods applied in the biomechanics of foot and ankle-foot orthosis models
Nazha, Hasan Mhd; Szávai, Szabolcs; Juhre, Daniel
In: J - Basel : MDPI, Bd. 7 (2024), Heft 1, insges. 18 S.
Experimental characterization of acoustic damping materials
Marter, Paul; Radtke, Lars; Eisenträger, Sascha; Düster, Alexander; Juhre, Daniel
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 24 (2024), Heft 3, Artikel e202400143, insges. 10 S.
Dissertation
Untersuchungen zur Industrialisierung der Virtualisierung des Meisterbocks und Weiterentwicklung der Simulationskonzepte
Händler, Andreas; Juhre, Daniel; Katterfeld, André
In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau 2024, 1 Online-Ressource (XX, 134 Seiten, 31,77 MB) [Literaturverzeichnis: Seite 121-129][Literaturverzeichnis: Seite 121-129]
2023
Buchbeitrag
Preliminary study of acoustic black holes implemented in CT/MRI housings including validation experiments
Thoma, Niklas; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar
In: INTER-NOISE and NOISE-CON Congress and Conference Proceedings - Washington, DC : Institute of Noise Control Engineering . - 2023, S. 995-1994
Experimentelle Konzeptstudien zur Anwendbarkeit akustischer schwarzer Löcher und Metamaterialien
Thoma, Niklas; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Trenner, Michael; Woschke, Elmar
In: Aggregate- und Antriebsakustik - 12. Magdeburger Symposium, 28. und 29. Juni 2023 : Tagungsband - Magdeburg : Universitätsbibliothek, Artikel 15, insges. 16 S. [12. Magdeburger Symposium Aggregate- und Antriebsakustik, 2023]
Strategies for implementing particle dampers to reduce sound emission from an onshore wind turbine blade
Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar
In: WindEurope Electric City 2021 - WindEurope: BalticWind . - 2023 [Konferenz: WindEurope Electric City 2021 Conference, Copenhagen, 23. - 25.11.2021]
Einsatz granularer Materialien zur passiven Schwingungsreduktion von Komponenten einer Windenergieanlage
Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Jehring, Ulrike; Göhler, Hartmut; Büschel, Alexander; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar
In: Tagungsband, DAGA 2023 - 49. Jahrestagung für Akustik , 2023 - Berlin : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. ; Estorff, Otto *1957-*, S. 1135-1138 [Tagung: 49. Jahrestagung für Akustik, DAGA 2023, Hamburg, 06. - 09. März 2023]
Akustische Charakterisierung eines Computertomographen
Thoma, Niklas; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar
In: Tagungsband, DAGA 2023 - 49. Jahrestagung für Akustik , 2023 - Berlin : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. ; Estorff, Otto *1957-*, S. 174-177 [Tagung: 49. Jahrestagung für Akustik, DAGA 2023, Hamburg, 06. - 09. März 2023]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Autoregressive neural networks for predicting the behavior of viscoelastic materials
Maurer, Lukas; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel
In: Technische Mechanik - Magdeburg : Inst., Bd. 43 (2023), Heft 2, S. 220-229
Efficiency increasing reconstruction of 3D‐Vessel scan data using a NURBS surface
Maurer, Lukas; Makvandi, Resam; Juhre, Daniel
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 23 (2023), Heft 1, Artikel e202200079, insges. 6 S.
FE‐based modeling of a mesoscale piezoelectric motor
Marter, Paul; Duvigneau, Fabian; Orszulik, Ryan; Juhre, Daniel
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 22 (2023), Heft 1, Artikel e202200314, insges. 6 S.
Design strategies of particle dampers for large-scale applications
Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Reinboth, Tim; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar
In: Journal of vibration engineering & technologies - Singapore : Springer Singapore . - 2023, insges. 32 S. [Online first]
An integrated approach for designing and analyzing lumbar vertebral biomodels with artificial disc replacement
Darwich, Mhd Ayham; Ebrahem, Katreen; Shash, Maysaa; Nazha, Hasan Mhd; Szávai, Szabolcs; Zhang, Yicha; Juhre, Daniel
In: Applied mechanics - Basel : MDPI, Bd. 4 (2023), Heft 4, S. 1227-1239
Peridynamic simulation of heat transfer during quenching of semi-solid plate with occurrence of hot cracks
Jayaprasad Remani, Jijo Prasad; Palanisamy, Saravanakumar; Nallathambi, Ashok Kumar; Oterkus, Selda; Juhre, Daniel; Specht, Eckehard
In: Journal of thermal stresses - London [u.a.] : Taylor & Francis . - 2023 [Online first]
An accurate approach to simulate friction stir welding processes using adaptive formulation refinement
Venghaus, Henning; Chiumenti, M.; Baiges, J.; Juhre, Daniel; Castañar, I.
In: Finite elements in analysis and design - Amsterdam : North-Holland, Bd. 224 (2023), Artikel 103986
Passive articulated and non-articulated ankle-foot orthoses for gait rehabilitation - a narrative review
Nazha, Hasan Mhd; Szávai, Szabolcs; Darwich, Mhd Ayham; Juhre, Daniel
In: Healthcare - Basel : MDPI, Bd. 11 (2023), Heft 7, Artikel 947, insges. 18 S.
Boolean finite cell method for multi-material problems including local enrichment of the Ansatz space
Petö, Márton; Eisenträger, Sascha; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel
In: Computational mechanics - Berlin : Springer, Bd. 72 (2023), S. 743-764
Towards a biomechanical breast model to simulate and investigate breast compression and its effects in mammography and tomosynthesis
Hertel, Madeleine; Makvandi, Resam; Kappler, Steffen; Nanke, Ralf; Bildhauer, Petra; Saalfeld, Sylvia; Radicke, Marcus; Juhre, Daniel; Rose, Georg
In: Physics in medicine and biology - Bristol : IOP Publ., Bd. 68 (2023), Heft 8, Artikel 085007
Application and damping mechanism of particle dampers
Prasad, Braj Bhusuan; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 22 (2023), Heft 1, Artikel e202200116, insges. 6 S.
Computer-assisted reconstruction of an orbital trauma case treated with a patient-specific titanium prosthesis
Darwich, Mhd Ayham; Darwich, Khaldoun; Yousof, Khalil; Szávai, Szabolcs; Nazha, Hasan Mhd; Juhre, Daniel
In: Cosmetics - Basel : MDPI, Bd. 10 (2023), Heft 2, Artikel 52, insges. 9 S.
A framework to model thermomechanical coupled of fracture and martensite transformation in austenitic microstructures
Borzabadi Farahani, E.; Sobhani Aragh, B.; Sarhadi, A.; Juhre, Daniel
In: Thin-walled structures - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 183 (2023), Artikel 110435, insges. 12 S.
Biomechanical assessment of endodontically treated molars restored by endocrowns made from different CAD/CAM materials
Darwich, Mhd Ayham; Aljareh, Abeer; Alhouri, Nabil; Szávai, Szabolcs; Nazha, Hasan Mhd; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel
In: Materials - Basel : MDPI, Bd. 16 (2023), Heft 2, Artikel 764, insges. 17 S.
Dissertation
Chemomechanical modeling of oxidation with application to a polymer-derived ceramic
Voges, Jannik; Juhre, Daniel
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg 2023, xiv, 128 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 119-128][Literaturverzeichnis: Seite 119-128]
A study on coupled martensitic phase transformation and crack propagation - a phase-field approach
Borzabadi Farahani, Ehsan; Juhre, Daniel
In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau 2023, 1 Online-Ressource (iii, 111 Seiten, 9,49 MB) [Literaturverzeichnis: Seite 101-111][Literaturverzeichnis: Seite 101-111]
2022
Buchbeitrag
Vergleich verschiedener granularer Materialien und Mixturen für die Anwendung in partikelbasierten Schwingungsdämpfern
Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel
In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2022 - Berlin : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA), S. 1358-1361 [Tagung: 48. Jahrestagung für Akustik, DAGA 2022, Stuttgart, 21. - 24. März 2022]
Akustisch wirksame, vollständig recycelbare Möbel auf Basis biologischer Materialien eine Machbarkeitsstudie
Duvigneau, Fabian; Mohrmann, Wulf; Juhre, Daniel
In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2022 - Berlin : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA), S. 1033-1036 [Tagung: 48. Jahrestagung für Akustik, DAGA 2020, Stuttgart, 21. - 24. März 2022]
Analyse akustischer Metamaterialien mittels Kopplung der Finiten Zellen Methode mit der Randelementemethode
Petö, Márton; Duvigneau, Fabian; Eisenträger, Sascha; Juhre, Daniel
In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2022 - Berlin : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA), S. 263-266 [Tagung: 48. Jahrestagung für Akustik, DAGA 2022, Stuttgart, 21. - 24. März 2022]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Interplay of fracture and martensite transformation in microstructures - a coupled problem
Borzabadi Farahani, Ehsan; Aragh, Behnam Sobhani; Juhre, Daniel
In: Materials - Basel : MDPI, Bd. 15 (2022), Heft 19, Artikel 6744, insges. 22 S.
Octree-based integration scheme with merged sub-cells for the finite cell method - application to non-linear problems in 3D
Petö, Márton; Garhuom, Wadhah; Duvigneau, Fabian; Eisenträger, Sascha; Düster, Alexander; Juhre, Daniel
In: Computer methods in applied mechanics and engineering - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 401 (2022), Heft Part B, Artikel 115565, insges. 28 S.
On the use of high-order shape functions in the SAFE method and their performance in wave propagation problems
Mirzaee Kakhki, Elyas; Rezaeepazhand, Jalil; Duvigneau, Fabian; Pahlavan, Lotfollah; Makvandi, Resam; Juhre, Daniel; Moavenian, Majid; Eisenträger, Sascha
In: Mathematical and computational applications - Basel : MDPI AG, Bd. 27 (2022), Heft 7, Artikel 63, insges. 27 S.
Modeling the oxidation of a polymer-derived ceramic with chemo-mechanical coupling and large deformations
Voges, Jannik; Smokovych, Iryna; Duvigneau, Fabian; Scheffler, Michael; Juhre, Daniel
In: Acta mechanica - Wien : Springer . - 2022, insges. 23 S. [Online first]
Application of particle dampers on a scaled wind turbine generator to improve low-frequency vibro-acoustic behavior
Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar
In: Applied Sciences - Basel : MDPI, Bd. 12 (2022), Heft 2, Artikel 671, insges. 24 S.
On the deformation dependency of the diffusion flux in solids at large deformations
Voges, Jannik; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel
In: Continuum mechanics and thermodynamics - Berlin : Springer, Bd. 34 (2022), Heft 3, S. 829-839
Damping performance of particle dampers with different granular materials and their mixtures
Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar
In: Applied acoustics - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 200 (2022), Artikel 109059, insges. 22 S.
Dissertation
Identification of thermal and mechanical parameters for Fe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si (wt. %) ferrous based shape memory alloy
Rahman, Rana Atta ur; Juhre, Daniel; Halle, Thorsten
In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau 2022, 1 Online-Ressource (xii, 117 Blätter, 4,25 MB) [Literaturverzeichnis: Blatt 105-113][Literaturverzeichnis: Blatt 105-113]
Improved method for the characterisation of mechanical fatigue of rubber materials applied on a study to the lifetime-influence of dwell periods
Gehrmann, Oliver; Juhre, Daniel
In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau 2022, 1 Online-Ressource (iii, 167 Seiten, 84,11 MB) [Literaturverzeichnis: Seite 159-167][Literaturverzeichnis: Seite 159-167]
2021
Buchbeitrag
Untersuchung unterschiedlicher Modellierungstiefen im Rahmen einer ganzheitlichen Simulationsmethodik zur akustischen Bewertung von Antriebsaggregaten
Nitzschke, Steffen; Duvigneau, Fabian; Daniel, Christian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar
In: Motor- und Aggregate-Akustik - 11. Magdeburger Symposium : Tagungsband [2021] - Magdeburg : Universitätsbibliothek, S. 52-64 [Tagung: Motor- und Aggregate-Akustik : 11. Magdeburger Symposium, 2021]
Gekoppelter Simulationsansatz zur Schwingungsanalyse einer Zentrifuge
Marter, Paul; Daniel, Christian; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel
In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2021 - Berlin : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA) [Tagung: 47. Jahrestagung für Akustik, DAGA 2021, Wien, 15. bis 18. August 2021]
Rückwirkungsbehaftete gekoppelte Analyse der Elektrodynamik, vibroakustischen Strukturschwingungen und Rotordynamik des elektrischen Antriebsstranges eines Gleitbootes
Duvigneau, Fabian; Koch, Sebastian; Daniel, Christian; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel
In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2021 - Berlin : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA) [Tagung: 47. Jahrestagung für Akustik, DAGA 2021, Wien, 15. bis 18. August 2021]
Einsatz granularer Materialien zur passiven Schwingungsreduktion eines Generators einer Windenergieanlage
Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel
In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2021 - Berlin : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA) [Tagung: 47. Jahrestagung für Akustik, DAGA 2021, Wien, 15. bis 18. August 2021]
Analyse akustischer Metamaterialien mit Hilfe der Finiten Zellen Methode
Petö, Márton; Duvigneau, Fabian; Eisenträger, Sascha; Juhre, Daniel
In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2021 - Berlin : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA) [Tagung: 47. Jahrestagung für Akustik, DAGA 2021, Wien, 15. bis 18. August 2021]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Revisiting Mindlin's theory with regard to a gradient extended phase-field model for fracture
Makvandi, Resam; Abali, Bilen Emek; Eisenträger, Sascha; Juhre, Daniel
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, Bd. 20 (2021), Heft 1, Artikel e202000104, insges. 2 S. [Special Issue: 91st Annual Meeting of the International Association of Applied Mathematics and Mechanics (GAMM)]
Enhanced integration scheme for unfitted polygonal elements
Petö, Márton; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Eisenträger, Sascha
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 20 (2021), Heft 1, Artikel e202000230, insges. 2 S. [Special Issue: 91st Annual Meeting of the International Association of Applied Mathematics and Mechanics (GAMM)]
Phase field modeling of crack nucleation and propagation in martensitic microstructures
Borzabadi Farahani, Ehsan; Juhre, Daniel
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, Bd. 21 (2021), Heft 1, Artikel e202100082, insges. 2 S.
Experimental study of particle dampers applied to wind turbine blades to reduce low-frequency sound emission
Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar
In: INTER-NOISE and NOISE-CON Congress and Conference Proceedings - Washington, DC : Institute of Noise Control Engineering . - 2021, S. 71-82 [Kongress: 50th International Congress and Exposition on Noise Control Engineering, Inter-Noise21, Washington, D.C., USA, 1-5 August 2021]
Enhanced numerical integration scheme based on image compression techniques - application to rational polygonal interpolants
Petö, Márton; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Eisenträger, Sascha
In: Archive of applied mechanics - Berlin : Springer, Bd. 91 (2021), S. 753-775
On the crack onset and growth in martensitic micro-structures; a phase-field approach
Borzabadi Farahani, Ehsan; Sobhani Aragh, B.; Voges, Jannik; Juhre, Daniel
In: International journal of mechanical sciences - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science - Volume 194(2020), article 106187
A phase field approach to study of transformation induced micro–cracking in a martensitic phase transformation
Borzabadi Farahani, Ehsan; Juhre, Daniel
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 20 (2021), Heft 1, Artikel e202000291, insges. 3 S. [Special Issue: 91st Annual Meeting of the International Association of Applied Mathematics and Mechanics (GAMM)]
A strain gradient enhanced model for the phase-field approach to fracture
Makvandi, Resam; Abali, Bilen Emek; Eisenträger, Sascha; Juhre, Daniel
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, Bd. 21 (2021), Heft 1, Artikel e202100195, insges. 2 S.
Consideration of rubber bushings in a multi-body simulation by detailed finite element models
Marter, Paul; Daniel, Christian; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, Bd. 21 (2021), Heft 1, Artikel e202100064, insges. 2 S. [Special Issue: 92nd Annual Meeting of the International Association of Applied Mathematics and Mechanics (GAMM)]
An RVE-based investigation of thermoplastic vulcanizates exemplified by EPDM/PP
Sun, Wanrong; Juhre, Daniel
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, Bd. 20 (2021), Heft 1, Artikel e202000041, insges. 2 S. [Special Issue: 91st Annual Meeting of the International Association of Applied Mathematics and Mechanics (GAMM)]
2020
Buchbeitrag
Untersuchung des Einflusses von Randbedingungen auf die Vergleichbarkeit von numerischer und experimenteller Modalanalyse
Duvigneau, Fabian; Hähnlein, Frederik; Daniel, Christian; Schrader, Peter; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel
In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2020 - Berlin : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA), S. 274-277 [Konferenz: DAGA 2020, Hannover, 16.-19. März 2020]
Design of test specimen for wind turbines to evaluate passive vibration reduction concepts based on granular materials
Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar
In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2020 - Berlin : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA), S. 446-449 [Konferenz: DAGA 2020, Hannover, 16.-19. März 2020]
Wind turbine blade and generator test specimen for evaluating a passive vibration reduction concept based on granular materials
Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel
In: Proceedings of the ISMA 2020, International Conference on Noise and Vibration Engineering/USD 2020, International Conference on Uncertainty in Structural Dynamics , 2020 - Heverlee (Belgium) : KU Leuven, Department of Mechanical Engineering ; Desmet, W., S. 3525-3540
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Lifetime prediction of carbon black filled elastomers based on the probability distribution of particle using an inelastic and hyperelastic material model
El Yaagoubi, Mohammed; Meier, Jens; Juhre, Daniel
In: Engineering failure analysis - Oxford [u.a.] : Elsevier Science - Volume118 (2020), Artikel 104943
A study on harmonic excitation based experimental characterization of damping materials for acoustic simulations
Spannan, Lars; Duvigneau, Fabian; Gavila Lloret, Maria; Daniel, Christian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar
In: Technische Mechanik - Magdeburg : Inst., Bd. 40 (2020), Heft 2, S. 134-148
Dissertation
Verfahren zur Erhöhung der visuellen Wahrnehmung neurovaskulärer Stents unter Röntgendurchleuchtung
Hoffmann, Thomas; Rose, Georg; Juhre, Daniel
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik 2020, XIV, 108 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 92-97][Literaturverzeichnis: Seite 92-97]
2019
Buchbeitrag
Adaptive phase-field model of mixed mode fracture in compression and its experimental verification
Liu, Zhengkun; Juhre, Daniel
In: 14. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2019 - Magdeburger Ingenieurtage - 24. und 25. September 2019 : Tagungsband - Magdeburg : Otto von Guericke Universität Magdeburg, Fakultät Maschinenbau, Institut für Mobile Systeme - Lehrstuhl Mechatronik ; Kasper, Roland, S. 389-398 [Tagung: 14 MMT 2019, 24. und 25. September 2019, Magdeburg]
Virtualization of the Meisterbock process using numerical simulation
Händler, Andreas; Juhre, Daniel; Bernal Martínez, Santiago; Netuzhylov, Hennadiy
In: 14. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2019 - Magdeburger Ingenieurtage - 24. und 25. September 2019 : Tagungsband - Magdeburg : Otto von Guericke Universität Magdeburg, Fakultät Maschinenbau, Institut für Mobile Systeme - Lehrstuhl Mechatronik, S. 280-290 [Tagung: 14 MMT 2019, 24. und 25. September 2019, Magdeburg]
Bestimmung frequenzabhängiger Materialparameter von akustischen Dämmmaterialien
Duvigneau, Fabian; Spannan, Lars; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel
In: Tagungsband - DAGA 2019 , 2019 - Berlin : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA), S. 141-144 [Tagung: 45. Jahrestagung für Akustik, DAGA 2019, 18.-21. März 2019, Rostock]
A phase field model for the evolution of martensitic microstructures in austenitic carbon steels
Borzabadi Farahani, Ehsan; Juhre, Daniel
In: 14. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2019 - Magdeburger Ingenieurtage - 24. und 25. September 2019 : Tagungsband - Magdeburg : Otto von Guericke Universität Magdeburg, Fakultät Maschinenbau, Institut für Mobile Systeme - Lehrstuhl Mechatronik ; Kasper, Roland, S. 348-356 [Tagung: 14 MMT 2019, 24. und 25. September 2019, Magdeburg]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Types, DSC thermal characterization of Fe-Mn-Si based shape memory smart materials and their feasibility for human body in Ttrms of austenitic start temperatures
Rahman, Rana Atta ur; Juhre, Daniel; Halle, Thorsten; Mehmood, Shahid; Asghar, Waqas
In: Journal of engineering technology - Ferguson, Mo. : EDT, Bd. 8 (2019), Heft 1, S. 185-206
A phase-field fracture model based on strain gradient elasticity
Makvandi, Resam; Eisenträger, Sascha; Juhre, Daniel
In: Engineering fracture mechanics - Kidlington : Elsevier Science - Volume 220 (2019), article 106648
Improved material parameter identification for end-of-life predictions under mechanical fatigue
Gehrmann, Oliver; Kröger, Nils Hendrik; Juhre, Daniel
In: Kautschuk, Gummi, Kunststoffe - Heidelberg : Hüthig, Bd. 72 (2019), Heft 2, S. 31-34
Simulation of NiTi stent deployment in a realistic patient carotid artery using isogeometric analysis
Chavalla, Sharath; Hoffmann, Thomas; Juhre, Daniel
In: Procedia structural integrity - Amsterdam : Elsevier, Bd. 15 (2019), S. 8-15
Dissipated energy density as fatigue criterion for non-relaxing tensional loadings of non-crystallizing elastomers?
Gehrmann, Oliver; Kröger, Nils Hendrik; Krause, Maria; Juhre, Daniel
In: Polymer testing - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science - Volume 78 (2019), article 105953
2018
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Development of a shape memory alloy actuator using generative manufacturing
Spindler, Christian; Juhre, Daniel
In: The international journal of advanced manufacturing technology - London : Springer . - 2018, insges. 10 S. [Online first]
Phase-field modelling of fracture in viscoelastic solids
Liu, Zhengkun; Roggel, Julian; Juhre, Daniel
In: Procedia structural integrity - Amsterdam : Elsevier, Bd. 13 (2018), S. 781-786
Phase-field modelling of crack propagation in anisotropic polycrystalline materials
Liu, Zheng Kun; Juhre, Daniel
In: Procedia structural integrity - Amsterdam : Elsevier, Bd. 13 (2018), S. 787-792
Phase-field modelling of crack propagation in anisotropic polycrystalline materials
Liu, Zheng Kun; Juhre, Daniel
In: Technische Mechanik - Magdeburg : Inst., Bd. 38 (2018), Heft 3, S. 286-299
Experimental characterization of phase transformation of Fe15mn10cr8ni4si (Wt. %) iron-based shape memory functional materials using dilatometry
Rahman, R. A.; Juhre, Daniel; Halle, Thorsten
In: International journal of advances in mechanical and civil engineering - Bhubaneswar : Institute of Research and Journals (IRAJ), Bd. 5 (2018), Heft 6, S. 10-13
Comparison of biaxial loading of ferrous based (Fe-based) shape memory smart materials with linear and non-linear materials
Rahman, Rana Atta Ur; Juhre, Daniel; Halle, Thorsten
In: Current smart materials - Sharjah : Bentham Science, Bd. 3 (2018), Heft 2, S. 90-98
Review of types, properties, and importance of ferrous based shape memory alloys
Rahman, Rana Atta Ur; Juhre, Daniel; Halle, Thorsten
In: Han gug jae lyo hag hoe ji - Seoul : Materials Society of Korea, Bd. 28 (2018), Heft 7, S. 381-390
Experimental characterization for initiation of crack during fatigue analysis of mineralized aluminium alloy under both thermal and mechanical loading on rotating & bending machine
Rahman, Rana Atta Ur; Juhre, Daniel; Khan, Usama
In: Current smart materials - Sharjah : Bentham Science, Bd. 3 (2018)
Lifetime prediction of filled elastomers based on particle distribution and the J-integral evaluation
El Yaagoubi, Mohammed; Juhre, Daniel; Meier, Jens; Kröger, Nils; Alshuth, Thomas; Giese, Ulrich
In: International journal of fatigue - Oxford : Elsevier, Bd. 112 (2018), S. 341-354
Tearing energy and path-dependent J-integral evaluation considering stress softening for carbon black reinforced elastomers
El Yaagoubi, Mohammed; Juhre, Daniel; Meier, Jens; Alshuth, Thomas; Giese, Ulrich
In: Engineering fracture mechanics - Kidlington : Elsevier Science, Bd. 190 (2018), S. 259-272
Dissertation
Local heat transfer and stress analysis of direct chill casting process
Kulkarni, Gaurav Abhay; Specht, Eckehard; Juhre, Daniel
In: Barleben: docupoint Verlag, 2019, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik 2018, xiv, 151 Seiten - (Micro-macro transactions; Volume 34; Docupoint Wissenschaft), ISBN: 978-3-86912-157-4 [Literaturverzeichnis: Seite 135-140][Literaturverzeichnis: Seite 135-140]
Vorhersage der charakteristischen Lebensdauer von Elastomeren im Rahmen der probabilistischen Bruckmechanik
El Yaagoubi, Mohammed; Juhre, Daniel
In: Magdeburg, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau 2018, VIII, 161 Seiten [Literaturverzeichnis: Seite 158-161][Literaturverzeichnis: Seite 158-161]
2017
Abstract
Virtuelle Erhöhung der Röntgensichtbarkeit neurovaskulärer Stents in der Radiographie
Hoffmann, Thomas; Juhre, Daniel; Cattaneo, Giorgio; Rose, Georg; Beuing, Oliver
In: Recent progress and developments - Magdeburg - 2017, Abs. ID 35, Seite 25 [Konferenz: 3rd Conference on Image-Guided Interventions & Focus Neuroradiologie, Magdeburg, Germany, November 6 and 7, 2017]
Concept for a comprehensive simulation based tool to assist intracranial aneurysm treatment
Voss, Samuel; Chavalla, Sharath; Juhre, Daniel; Janiga, Gábor; Beuing, Oliver
In: International Healthcare Vision 2037 - new technologies, educational goals and entrepreneurial challenges ; proceedings + summary of the 5th BME-IDEA EU Conference ; 11 - 13 June 2017, Magdeburg, Germany - Magdeburg : Universitätsbibliothek, S. 123-124
Buchbeitrag
Simulation des Risswachstums in einer Compact Tension - Probe nach ASTM E399 mit einem spröden Phasenfeldmodell
Lui, Zheng Kun; Roggel, Julian; Juhre, Daniel
In: 13. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2017 , 2017 - Magdeburg : Universitätsbibliothek, S. 293-302 [Konferenz: MMT2017]
Prediction of energy release rate in opening mode of fracture mechanics for filled and unfilled elastomers
El-Yaagoubi, Mohammed; Meier, Jens; Alshuth, Thomas; Giese, Ulrich; Juhre, Daniel
In: Constitutive models for Rubber X / European Conference on Constitutive Models for Rubber - Boca Raton, FL : CRC Press . - 2017 [Konferenz: 10th European Conference on Constitutive Models for Rubber (ECCMR X), Munich, Germany, 28-31 August 2017]
Experimental investigation of the compression modulus at a technical EPDM, exposed to cyclic compressive hydrostatic loadings
Gehrmann, Oliver; Kröger, Nils; Erren, Peter; Juhre, Daniel
In: Constitutive models for Rubber X / European Conference on Constitutive Models for Rubber - Boca Raton, FL : CRC Press . - 2017 [Konferenz: 10th European Conference on Constitutive Models for Rubber (ECCMR X), Munich, Germany, 28-31 August 2017]
Advanced modeling of NiTi stents used in minimally invasive surgeries
Chavalla, Sharath Chandra; Juhre, Daniel
In: 13. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2017 , 2017 - Magdeburg : Universitätsbibliothek, S. 283-292 [Konferenz: MMT2017]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Numerical investigation of the phase evolution in polymer blends under external mechanical loadings
Voges, Jannik; Makvandi, Resam; Juhre, Daniel
In: Technische Mechanik - Magdeburg : Magdeburger Verein für Technische Mechanik e.V., Bd. 37 (2017), Heft 1, S. 37-47
Prediction of energy release rate in crack opening mode (mode I) for filled and unfilled elastomers using the Ogden model
El Yaagoubi, Mohammed; Juhre, Daniel; Meier, Jens; Alshuth, Thomas; Giese, Ulrich
In: Engineering fracture mechanics - Kidlington : Elsevier Science, Bd. 182 (2017), S. 74-85
Prediction of tearing energy in mode III for filled elastomers
El Yaagoubi, Mohammed; Juhre, Daniel; Meier, Jens; Alshuth, Thomas; Giese, Ulrich
In: Theoretical and applied fracture mechanics - Amsterdam : North-Holland, Bd. 88 (2017), S. 31-38
Prediction of energy release rate in anti-plane shear state (Mode III) for unfilled elastomers
El Yaagoubi, Mohammed; Meier, Jens; Alshuth, Thomas; Giese, Ulrich; Juhre, Daniel; Khanh, Le
In: Kautschuk, Gummi, Kunststoffe - Heidelberg : Hüthig, Bd. 70 (2017), S. 43-48
Isogeometric analysis of first and second strain gradient elasticity
Makvandi, Resam; Reiher, Jörg Christian; Bertram, Albrecht; Juhre, Daniel
In: Computational mechanics - Berlin : Springer, Bd. 61 (2018), Heft 3, S. 351-363
Estimation of the compression modulus of a technical rubber via cyclic volumetric compression tests
Gehrmann, Oliver; Kröger, Nils Hendrik; Erren, Peter; Juhre, Daniel
In: Technische Mechanik - Magdeburg : Inst., Bd. 37 (2017), Heft 1, S. 28-36
2016
Buchbeitrag
A study on the influence of mechanical preconditioning on the fatigue behavior of rubber materials
Juhre, Daniel; Krause, Maria
In: Constitutive Models for Rubber IX : proceedings of the 9th European Conference on Constitutive Models for Rubber, (ECCMR IX), Prague, Czech Republic, 1-4 September 2015 / eds. Bohdana Marvalová & Iva Petriková / Marvalova , Bohdana - Hoboken : CRC Press ; Marvalova, Bohdana, S. 423-427 [9th European Conference on Constitutive Models for Rubber, (ECCMR IX), Prague, Czech Republic, 1-4 September]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Extension of DFM and MORPH in representative directions to viscous effects via Prony series approach
Kröger, Nils Hendrik; Raghunath, Rathan; Juhre, Daniel
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, Bd. 16 (2016), Heft 1, S. 363-364 [Special Issue: Joint 87th Annual Meeting of the International Association of Applied Mathematics and Mechanics (GAMM) and Deutsche Mathematiker-Vereinigung(DMV), Braunschweig 2016; Editors: V. Bach and H. Fassbender]
A physically motivated model for filled elastomers including strain rate and amplitude dependency in finite viscoelasticity
Raghunath, R.; Juhre, Daniel; Klüppel, M.
In: International journal of plasticity - New York, NY : Pergamon Press, Bd. 78 (2016), S. 223-241
Artikel in Kongressband
Das rührende Ende des Gummis - Lebensdaueruntersuchungen unter ganz besonderen Vorzeichen
Juhre, Daniel; Krause, Maria
In: DKG Jahrestagung 2016; 01.-02.06.2016; Nürnberg
A physically motivated model for filled elastomers
Raghunath, Rathan; Juhre, Daniel; Klüppel, Manfred
In: Tire technology 2016; 16.-18.02.2016; Hannover
2015
Buchbeitrag
Phenomenological modelling for viscohyperelasticity - evolution law extension for Neo-Hookean hyperelasticity
Kröger, Nils Hendrik; Juhre, Daniel
In: Constitutive Models for Rubber IX : proceedings of the 9th European Conference on Constitutive Models for Rubber, (ECCMR IX), Prague, Czech Republic, 1-4 September 2015 / eds. Bohdana Marvalová & Iva Petriková / Marvalova , Bohdana - Hoboken : CRC Press ; Marvalova, Bohdana, S. 253-256 [9th European Conference on Constitutive Models for Rubber, (ECCMR IX), Prague, Czech Republic, 1-4 September]
Lifetime prediction of elastomers based on statistical occurrence of material defects
Ludwig, Marvin; Alshuth, Thomas; El Yaagoubi, Mohammed; Juhre, Daniel
In: Constitutive Models for Rubber IX : proceedings of the 9th European Conference on Constitutive Models for Rubber, (ECCMR IX), Prague, Czech Republic, 1-4 September 2015 / eds. Bohdana Marvalová & Iva Petriková / Marvalova , Bohdana - Hoboken : CRC Press ; Marvalova, Bohdana, S. 445-448 [9th European Conference on Constitutive Models for Rubber, (ECCMR IX), Prague, Czech Republic, 1-4 September]
Finite element simulation of inelastic and viscoelastic effects using a micro-structure based model for filled elastomers
Raghunath, Rathan; Klüppel, Manfred; Juhre, Daniel
In: Constitutive Models for Rubber IX : proceedings of the 9th European Conference on Constitutive Models for Rubber, (ECCMR IX), Prague, Czech Republic, 1-4 September 2015 / eds. Bohdana Marvalová & Iva Petriková / Marvalova , Bohdana - Hoboken : CRC Press ; Marvalova, Bohdana, S. 331-337 [9th European Conference on Constitutive Models for Rubber, (ECCMR IX), Prague, Czech Republic, 1-4 September]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
A physically motivated model for filled elastomers including strain rate and amplitude dependency in finite viscoelasticity
Juhre, Daniel; Raghunath, Rathan; Klüppel, Manfred
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, Bd. 15 (2015), Heft 1, S. 307-308 [Special Issue: 86th Annual Meeting of the International Association of Applied Mathematics and Mechanics (GAMM), Lecce 2015]
Phenomenological modelling for viscohyperelasticity - how to find suitable evolution laws in order to extend hyperelastic models?
Kröger, Nils Hendrik; Juhre, Daniel
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, Bd. 15 (2015), Heft 1, S. 321-322 [Special Issue: 86th Annual Meeting of the International Association of Applied Mathematics and Mechanics (GAMM), Lecce 2015]
Artikel in Kongressband
A physically motivated model for filled elastomers including strain rate and amplitude dependency in finite viscoelasticity
Raghunath, Rathan; Juhre, Daniel; Klüppel, Manfred
In: Smart, effizient, mobil: 12. Magdeburger Maschinenbau-Tage; 30.09-01.10. 2015.; Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Eine Studie zum Einfluss der Materialerweichung auf die Auswertung des Spannungszustan ds an der Rissspitze bei gefüllten Elastomere
El-Yaagoubi, Mohammed; Juhre, Daniel
In: Smart, effizient, mobil: 12. Magdeburger Maschinenbau-Tage; 30.09-01.10.2015.; Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
2014
Begutachteter Zeitschriftenartikel
On the parameter identification of visco-hyperelastic material models for adhesive tapes
Kröger, Nils Hendrik; Juhre, Daniel
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics: PAMM - Weinheim [u.a.]: Wiley-VCH, Bd. 14 (2014), 1, S. 341-342
Influence of pre-straining on the lifetime of filled elastomers
Krause, Maria; Juhre, Daniel
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics: PAMM - Weinheim [u.a.]: Wiley-VCH, Bd. 14 (2014), 1, S. 389-390
Artikel in Kongressband
Lifetime investigations of filled elastomers under direction-modulated loading conditions
Juhre, Daniel; Maria, Krause
In: RubberCon 2014, Manchester (UK), 14.-15.05.2014
Time-Dependent Effects of a Microstructure-Based Model for Filled Elastomers
Raghunath, Rathan; Juhre, Daniel
In: Rubber Division ACS-Spring Meeting, Louisville (USA), 24.-26.03.2014
2013
Buchbeitrag
A microstructure-based model for filled elastomers including time-dependent effects
Juhre, Daniel; Raghunath, Rathan; Klüppel, Manfred; Lorenz, Hagen
In: Constitutive models for rubber VIII: proceedings of the 8th European Conference on Constitutive Models for Rubber (ECCMR VIII), San Sebastián, Spain, 25 - 28 June 2013 / ed. Nere Gil-Negrete & Asier Alonso: proceedings of the 8th European Conference on Constitutive Models for Rubber (ECCMR VIII), San Sebastián, Spain, 25 - 28 June 2013 - Boca Raton, Fla. [u.a.]: CRC Press/Balkema, 2013; Gil-Negrete, Nere . - 2013, S. 293-298[Kongress: 8th European Conference on Constitutive Models for Rubber (ECCMR VIII), San Sebastián, Spain, 25 - 28 June 2013]
Identification of inelastic material parameters using component-oriented specimen
Schellenberg, Dirk; Juhre, Daniel; Ihlemann, Jörn
In: Constitutive models for rubber VIII: proceedings of the 8th European Conference on Constitutive Models for Rubber (ECCMR VIII), San Sebastián, Spain, 25 - 28 June 2013 / ed. Nere Gil-Negrete & Asier Alonso: proceedings of the 8th European Conference on Constitutive Models for Rubber (ECCMR VIII), San Sebastián, Spain, 25 - 28 June 2013 - Boca Raton, Fla. [u.a.]: CRC Press/Balkema, 2013; Gil-Negrete, Nere . - 2013, S. 191-196[Kongress: 8th European Conference on Constitutive Models for Rubber (ECCMR VIII), San Sebastián, Spain, 25 - 28 June 2013]
Rupture of filler-filler bonds in strained elastomers: A molecular dynamics investigation
Klüppel, Manfred; Froltsov, Vladimir; Juhre, Daniel
In: Constitutive models for rubber VIII: proceedings of the 8th European Conference on Constitutive Models for Rubber (ECCMR VIII), San Sebastián, Spain, 25 - 28 June 2013 / ed. Nere Gil-Negrete & Asier Alonso: proceedings of the 8th European Conference on Constitutive Models for Rubber (ECCMR VIII), San Sebastián, Spain, 25 - 28 June 2013 - Boca Raton, Fla. [u.a.]: CRC Press/Balkema, 2013; Gil-Negrete, Nere . - 2013, S. 287-292[Kongress: 8th European Conference on Constitutive Models for Rubber (ECCMR VIII), San Sebastián, Spain, 25 - 28 June 2013]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Finite element simulation of deformation behaviour of cellular rubber components
Raghunath, Rathan; Juhre, Daniel
In: Mechanics research communications - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, 1974, Bd. 47.2013, S. 32-38
2012
Buchbeitrag
Parameter identification based on multiple inhomogeneous experiments of practical relevance
Schellenberg, Dirk; Juhre, Danie; Ihlemann, Jörn
In: Constitutive models for rubber VII : proceedings of the 7th European Conference on Constitutive Models for Rubber, ECCMR, Dublin, Ireland, 20 - 23 September 2011. - Boca Raton, Fla. [u.a.] : CRC Press, S. 33-38, 2012[Kongress: 7th European Conference on Constitutive Models for Rubber, ECCMR, Dublin, Ireland, 20 - 23 September 2011]
The influence of inelasticity on the lifetime of filled elastomers under multiaxial loading conditions
Juhre, Danie; Doniga-Crivat, Mircea; Ihlemann, Jörn
In: Constitutive models for rubber VII : proceedings of the 7th European Conference on Constitutive Models for Rubber, ECCMR, Dublin, Ireland, 20 - 23 September 2011. - Boca Raton, Fla. [u.a.] : CRC Press, S. 359-362, 2012[Kongress: 7th European Conference on Constitutive Models for Rubber, ECCMR, Dublin, Ireland, 20 - 23 September 2011]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Parameter identification based on multiple inhomogeneous experiments of practical relevance
Schellenberg, Dirk; Juhre, Daniel; Ihlemann, Jörn
In: Proceedings in applied mathematics and mechanics : PAMM. - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, Bd. 12.2012, 1, S. 629-630[Special Issue: 83rd Annual Meeting of the International Association of Applied Mathematics and Mechanics (GAMM), Darmstadt 2012]
2011
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Constitutive generalization of a microstructure-based model for filled elastomers
Lorenz, Hagen; Freund, Michael; Juhre, Daniel; Ihlemann, Jörn; Klüppel, Manfred
In: Macromolecular theory and simulations - Weinheim: Wiley-VCH, 1992, Bd. 20.2011, 2, S. 110-123
Finite element implementation of a microstructure-based model for filled elastomers
Freund, Michael; Lorenz, Hagen; Juhre, Daniel; Ihlemann, Jörn; Klüppel, Manfred
In: International journal of plasticity - New York, NY: Pergamon Press, 1985, Bd. 27.2011, 6, S. 902-919
Some remarks on influence of inelasticity on fatigue life of filled elastomers
Juhre, Daniel; Ihlemann, Jörn; Alshuth, Thomas; Klauke, Rainer
In: Plastics, rubber and composites - London: Taylor and Francis, 1995, Bd. 40.2011, 4, S. 180-184
FE-Implementierung des Dynamischen Flockulationsmodells zur Simulation des inelastischen Verhaltens gefüllter Elastomere
Freund, Michael; Ihlemann, Jörn; Lorenz, Hagen; Juhre, Daniel; Klüppel, Manfred
In: Kautschuk, Gummi, Kunststoffe: KGK - Heidelberg: Hüthig, 1999, Bd. 64.2011, 4, S. 50-55
FE-Implementation of the Dynamic Flocculation Model for Simulating the Inelastic Behavior of Filled Elastomers
Freund, M; Ihlemann, J; Lorenz, H; Juhre, D; Klueppel, M
In: KGK-KAUTSCHUK GUMMI KUNSTSTOFFE, Vol. 64, 2011, Issue 4, S. 50--55
2010
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Finite element-based multi-phase modelling of shape memory polymer stents
Reese, Stefanie; Böl, Markus; Juhre, Daniel
In: Computer methods in applied mechanics and engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, 1972, Bd. 199.2010, 21/22, S. 1276-1286
A reduced integration finite element technology based on a thermomechanically consistent stabilisation for 3D problems
Juhre, Daniel; Reese, Stefanie
In: Computer methods in applied mechanics and engineering - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 199 (2010), 29/32, S. 2050-2058
2009
Begutachteter Zeitschriftenartikel
A finite element model for shape memory alloys considering thermomechanical couplings at large strains
Juhre, Daniel; Reese, Stefanie
In: International journal of solids and structures - New York, NY [u.a.] : Elsevier, Bd. 46 (2009), Heft 20, S. 3694-3709
2008
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Finite-element modelling of shape memory alloys - a comparison between small-strain and large-strain formulations
Juhre, Daniel; Reese, Stefanie
In: Materials science and engineering / A - Amsterdam: Elsevier, 1988, Bd. 481/482.2008, S. 343-346[Proceedings of the 7th European Symposium on Martensitic Transformations, ESOMAT 2006]
Finite deformation pseudo-elasticity of shape memory alloys - constitutive modelling and finite element implementation
Reese, S.; Juhre, Daniel
In: International journal of plasticity - New York, NY: Pergamon Press, 1985, Bd. 24.2008, 3, S. 455-482
Thermomechanically coupled modelling of shape memory alloys in the framework of large strains
Juhre, Daniel; Reese, Stefanie
In: GAMM-Mitteilungen/ Gesellschaft für Angewandte Mathematik und Mechanik - Weinheim: Wiley-VCH, 2004, Bd. 31.2008, 1, S. 176-191
- Deutsche Kautschuk-Gesellschaft e.V., Frankfurt a. M.
- Gummi Metall Technik GmbH, Bühl
- ESN Deutsche Tischtennis Technologie GmbH, Hofheim
- Continental Reifen GmbH, Hannover
- ContiTech AG, Hannover
- Dr. Jorgen Bergstrom, Veryst Engineering, Boston, USA
- Freudenberg Forschungsdienste SE & Co. KG, Weinheim
- Goodyear SA, Colmar-Berg, Luxembourg
- Henniges Automotive, Rehburg
- Prof. James Busfield, IoM3, Queen Mary University of London, UK
- Prof. Jörn Ihlemann, Institut für Mechanik und Thermodynamik, TU Chemnitz
- Prof. Markus Böl, Institut für Festkörpermechanik, TU Braunschweig
- Prof. Stefanie Reese, Institut für Angewandte Mechanik, RWTH Aachen
- Prof. Yann Marco, LBMS, ENSTA Bretagne, France
- tesa SE, Hamburg
- TrelleborgVibracoustic GmbH, Darmstadt
- Veritas AG, Gelnhausen
- ZF Friedrichshafen AG, Friedrichshafen
- Anvis Deutschland GmbH, Steinau
- acandis GmbH u. Co. KG, Pforzheim
- Deutsches Institut für Kautschuktechnologie e.V.
- Firmenkonsortium
- Lehrstuhl für Strömungsmechanik und Strömungstechnik, OVGU
- Priv.-Doz. Dr.-Ing. Gabor Janiga, Lehrstuhl Strömungsmechanik und Strömungstechnik, FVST, OVGU
- Prof. Michele Chiumenti, CIMNE, UPC Barcelona, Spanien
- Schuberth GmbH
- TU Hamburg-Harburg
- UKE Hamburg
- Universitätsklinik für Neuroradiologie, Magdeburg
- Volkswagen AG, Wolfsburg
- Kontinuumsmechanik
- Erweiterte Materialmodellierung
- Simulationsverfahren
- Finite-Elemente-Methode (FEM)
- Phasenfeld-Methode
- Isogeometrische Analysis
- Mechanische Charakterisierung von Materialien
- Elastomere
- Formgedächtnislegierungen
Erweiterte Materialmodellierung
- Polymere
- Metalle
Simulationsverfahren
- Finite-Elemente-Methode
- Fluid-Struktur-Interaktion
- Explizite/Implizite Berechnungsmethoden
Charakterisierung von Materialien
- Ausgewählte Materialversuche
- Materialparameteranpassung
05/2003 - 10/2005 | Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mechanik an der Ruhr-Universität Bochum (Prof. Dr.-Ing. Stefanie Reese) |
11/2005 - 12/2008 | Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Festkörpermechanik an der Technischen Universität Braunschweig (Prof. Dr.-Ing. Stefanie Reese) |
12/2008 | Promotion zum Dr.-Ing. des Fachbereichs Maschinenbau an der Technischen Universität Braunschweig, Titel der Arbeit: "Thermo-mechanical modelling of shape memory alloy structures in medical applications" |
01/2009 - 03/2010 | Stellvertretender Leiter der Abteilung "Simulationsverfahren und Kontinuumsmechanik" am Deutschen Institut für Kautschuktechnologie e.V., Hannover |
04/2010 - 10/2016 | Leiter der Abteilung "Simulationsverfahren und Kontinuumsmechanik" am Deutschen Institut für Kautschuktechnologie e.V., Hannover |
09/2013 - 12/2018 | Juniorprofessor für "Numerische Materialmodellierung" am Institut für Mechanik der Otto-von-Guericke Universität, Magdeburg |
seit 01/2017 | Geschäftsführender Herausgeber der Zeitschrift "Technische Mechanik" |
seit 01/2019 | Universitätsprofessor für "Numerische Mechanik" am Institut für Mechanik der Otto-von-Guericke Universität, Magdeburg |
1. Das Verhalten von komplexen Bauteilen kann bereits am Computer studiert werden, noch bevor sie als Prototypen hergestellt werden.
2. Durch Simulationen kann man Einsichten in die Prozesse bekommen, die sich nicht durch Messungen erfassen lassen. Man kann "nach innen" schauen.
3. Viele Experimente sind äußerst aufwändig oder laufen zu langsam ab, so dass man nur unzufriedene Ergebnisse erzielt. Auch hier helfen Simulationen.
Natürlich können auch die besten Simulationen Experimente nicht vollständig ersetzen. Sie sollen eher dazu dienen, die Anzahl an Versuche sinnvoll zu reduzieren und im späteren Verlauf die Produktentwicklung unterstützend zu begleiten.