Dr.-Ing. Tuanny Cajuhi
Risse in porösen Medien: Modellierung und Experimente
Poröse Medien werden oft im Bauingenieurwesen und in der Geotechnik eingesetzt. Beispiele dafür sind Materialien wie Erdböden, Steine und Zement. Diese Materialien bestehen aus einem porösen Festkörper, dessen Poren mit Fluiden wie Luft oder Wasser gefüllt sind. Strömungs- und Transportprozesse in den Poren können zur Verformung der festen Phase und sogar zu Rissbildung führen. Rissausbreitungphänomene in porösen Medien, z.B. auf Grund von Austrocknung, können so modelliert werden, dass sich das Material als elastisches Kontinuum verhält und die Energiefreisetzung zur Rissausbreitung beiträgt. Auf der anderen Seite können auch mikrostrukturelle Aspekten bezogen auf die Interaktion zwischen der festen Phase und Wasser in der Modellierung berücksichtigt werden. Beide Ansätze sind voneinander abhängig, d.h. es soll nicht nur der mechanische sondern auch der hydrodynamische Anteil am Gesamtsystem untersucht werden.
Das Ziel der ersten Projektphase (Doktorarbeit) war die Formulierung und die Untersuchung von schwindungsinduzierter Rissbildung in teilgesättigten Materialien. Die numerischen Ergebnisse wurden sowohl mit Daten aus der Literatur als auch mit experimentellen Daten verglichen, die durch Kooperationen mit verschiedenen Forschungsinstituten entstanden sind. Die numerischen Ergebnisse zeigen dabei eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Daten.
Die aktuelle Projektphase konzentriert sich darauf, den Einfluss von Temperatur, chemischen Vorgängen und Kriechen zu verstehen, zu modellieren und das vorhandene Modellierungsframework zu ergänzen. Weitere Lösungsverfahren und adaptive Netzverfeinerung werden im aktuellen Framework implementiert und getestet. Darüber hinaus ist die experimentelle/numerische Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Wassergehalt und Rissbildung in verschiedenen Materialien und Konfigurationen eingeplant.
Forschungsinteresse:
Gekoppelte Probleme, Risse, schwindungsinduzierte Rissbildung in porösen Medien, Phasenfeldmodellierung, numerische Simulation und experimentelle Validierung.
Publikationen im Rahmen des GRK:
Dissertation:
T. Cajuhi. Fracture in porous media: phase-field modeling, simulation and experimental validation.
Veröffentlichungen in wissenschaftlichen Zeitschriften mit review:
T. Cajuhi, L. Sanavia and L. De Lorenzis. Phase-field modeling of fracture in variably saturated porous media. Computational Mechanics 61(3), 2018.[ DOI ]
Konferenzbeiträge mit Veröffentlichung:
T. Cajuhi, P. Lura and L. De Lorenzis. Phase-field modeling of shrinkage cracks in cement-based materials. Proceedings of the 2nd International RILEM/COST Conference on Early Age cracking, 2017.
T. Cajuhi, P. Lura and L. De Lorenzis Preliminary calibration of a phase-field model for cracks due to shrinkage in cement-based materials. Proceedings of the 7th GACM, 2017.
Konferenzteilnahmen mit eigenem Beitrag:
Phase-field modeling of fracture in partially saturated porous media. ECCOMAS, Kreta, Griechenland, 2016.
Phase-field modeling of fracture in partially saturated porous media. 9th International Conference on Porous Media, Rotterdam, Niederlande, 2017.
Phase-field modeling of fracture in partially saturated porous media. GAMM Conference, Weimar, Deutschland, 2017.
Phase-field modeling of fracture in partially saturated porous media. GAMM Conference - Young Researchers MS, München, Deutschland, 2018.