Christian Flack, M.Sc.
Beethovenstraße 51
38106 Braunschweig
Telefon: 0531/391-3665
Forschungsvorhaben:
Mehrfeld-Modellierung von Beton mit diskreten Element Methoden
Ziel ist es, ein diskretes Modell für Beton zu entwickeln, das sowohl die mechanischen als auch die chemischen, thermischen, und hygrischen Einflüsse berücksichtigt. In der Literatur ist die Theorie poröser Medien zur Beschreibung des Betons weit verbreitet. Das hier entwickelte Modell soll als alternative Beschreibung des heterogenen Werkstoffs verstanden werden.
Der Werkstoff Beton ist im Laufe seiner Lebensdauer aufgrund seiner vielfältigen Einsatzmöglichkeiten unterschiedlichsten Belastungen ausgesetzt. Mit einer genauen Beschreibung der Änderung der Eigenschaften des Betongefüges infolge von äußeren und inneren Einflüssen, können Aussagen über die Lebensdauer eines Bauwerks gemacht werden.
Die gesamte Betonstruktur wird aus einzelnen Partikeln aufgebaut, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Zur Beschreibung der festen Phase werden Festkörperpartikel verwendet. Diese sind untereinander über Feder-Dämpfer-Systeme verbunden. Die Feder- und Dämpferkonstanten sind an das makroskopische Verhalten des Betons anzupassen. Die flüssige und gasförmige Phase werden mit Volumenpartikeln beschrieben. In Analogie zu den Feder-Dämpfer-Systemen werden Kontaktmodelle entwickelt, die den Stoffaustausch bzw. den Stofftransport zwischen den einzelnen Partikeln beschreiben können. Zusätzlich können Bruchbedingungen formuliert werden. Des Weiteren ist die Beschreibung von chemischen Reaktionen an einzelnen Partikeln möglich. Über die zugehörige Reaktionsgleichung und einer Reaktionsrate, die anhand von Experimenten bestimmt werden muss, kann die Masse bzw. Dichteänderung eines Partikels erfasst werden.
Infolge Ausdehnung oder Schrumpfen von Partikeln können sich Kontaktkräfte zwischen Partikeln bilden. Über die Auswertung der inneren Kräfte kann der Eigenspannungszustand infolge Kriechen, Schwinden oder chemischen Reaktionen bestimmt werden.
Publikationen im Rahmen des GRK:
Dissertation:
C. Flack. Mehrfeldmodellierung von Beton mit diskreten Element Methoden.
Konferenzbeiträge mit Veröffentlichung:
C. Flack and D. Dinkler. Mehrfeldmodellierung von Beton mit der Diskrete Elemente Methode. In: Schneider J., Kiziltoprak N. (eds) Forschungskolloquium 2018 Grasellenbach. Springer Vieweg, Wiesbaden. 2018.
C. Flack and D. Dinkler. Towards multifield discrete element modeling of concrete structures. Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics (PAMM). 2019. (accepted)
Konferenzteilnahmen mit eigenem Beitrag:
C. Flack, F. Ockelmann and D. Dinkler. Towards Multifield Discrete Element Modeling Of Concrete Structures. WCCM 2018, New York, USA, 2018.
C. Flack, F. Ockelmann and D. Dinkler. A multifield discrete model for concrete. ECCOMAS MSF 2017, Ljubljana, Slovenia, 2017.
C. Flack, F. Ockelmann and D. Dinkler. A multifield discrete element model for concrete. Particles 2017, Hannover, Germany, 2017.
C. Flack, F. Ockelmann and D. Dinkler. A multifield discrete model for concrete. Coupled Problems 2017, Rhodes, Greece, 2017.
C. Flack, F. Ockelmann and D. Dinkler. Multifield Discrete Element Modelling for Concrete Structures. MUMO 2016, Dubrovnik, Croatia, 2016.