Prof. Dr.-Ing. Ralf Jänicke, IAM | Institut für Angewandte Mechanik

Computational Engineering – Potenziale der modernen Festkörpermechanik

„Festkörpermechanik beschäftigt sich mit dem Verhalten und der Reaktion von Materialien unter mechanischer Belastung, um ihre Deformation, Festigkeit und Bruchverhalten zu verstehen und vorherzusagen.“

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Genauer gesagt ist die Festkörpermechanik ein Teilgebiet der klassischen Mechanik, mit deren Hilfe ganz unterschiedliche Materialklassen untersucht werden können, z.B. Gestein und Boden, Holz und Beton, aber auch Batterien. All diese sehr unterschiedlichen Materialien verbindet, dass ihre Eigenschaften durch physikalische Prozesse auf ganz unterschiedlichen Längenskalen (Nano-/Mikro- bis Bauteilskala) bestimmt werden. Bei den genannten Beispielen ist insbesondere der Transport einer mobilen Spezies durch einen möglicherweise porösen Festkörper von Bedeutung, der z.B. zu Krustenbildung durch Feuchtetransport und Verdunstung im Boden führt, zu Schädigung von Stahlbeton durch Eindringen korrosiver Substanzen, zum Laden/Entladen einer Batterie durch Bewegung von Lithiumionen durch einen Festkörperelektrolyten.

Zur Beschreibung solcher Prozesse bedient sich die Festkörpermechanik dreier methodischer Zugänge:

• Physikalische Modellbildung und mathematische Beschreibung: Auf welchen Prinzipien beruht das Materialverhalten von Festkörpern? Wie gelingt es, die Wechselwirkung verschiedener Prozesse miteinander zu verknüpfen?
• Experimentelle Untersuchung: Wie lassen sich kleinskalige Prozesse zerstörungsfrei beobachten? Welche Daten lassen sich daraus gewinnen?
• Computersimulation: Wie gelingt es, aus Beobachtungen zu lernen und Unbekanntes vorherzusagen? Was ist ein digitaler Zwilling?

In diesem Vortrag werden diese methodischen Zugänge anhand aktueller Forschungsprojekte „greifbar“ gemacht.

Zur Person:

Ralf Jänicke studierte Werkstoffwissenschaften an der Universität des Saarlandes und promovierte dort 2010 . Im Anschluss wechselte er an die Ruhr-Universität Bochum, wo er sich 2016 im Fachgebiet Mechanik habilitierte. Ebenfalls 2016 folgte er einem Ruf an die Chalmers University of Technology in Schweden. Seit 2021 leitet Ralf Jänicke das Institut für Angewandte Mechanik an der Technischen Universität Braunschweig. Hier erforscht er die skalenübergreifende Modellierung und effiziente Simulation komplexer Materialien in einem breiten Anwendungsspektrum, das von der Gesteinsphysik über die Bau- und Umweltingenieurwissenschaften bis zur Energietechnik reicht.