Bestimmung der effektiven elastischen Eigenschaften von Titangefüge-Strukturen

Diese Arbeit zielt darauf ab, einen numerischen Ansatz zur Vorhersage der mechanischen Reaktion von Gefüge-Strukturen zu entwickeln, die mittels eines geeigneten additiven Fertigungsprozesses (ALM) hergestellt werden. Das numerische Verfahren nutzt eine explizite Beschreibung des Gefüge-repräsentativen Volumenelements (RVE), um den Einfluss der Topologie des RVE auf die makroskopische elastische Reaktion zu untersuchen und zu vergleichen. Die vorgeschlagene Methode basiert auf einem allgemeinen numerischen Homogenisierungsverfahren zur Bestimmung der effektiven elastischen Eigenschaften des RVE auf makroskopischer Ebene. Es wurde eine umfassende numerische Kampagne an 17 Geometrien durchgeführt. Der Einfluss der lokalen Merkmale des RVE, z. B. das Vorhandensein eines Abrundungsradius und/oder eines sphärischen Knotens zwischen den Stäben, die das RVE bilden, sowie die Oberflächenbeschaffenheit, auf die effektiven elastischen Eigenschaften wird untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl die relative Dichte als auch die geometrischen Merkmale des RVE das äquivalente makroskopische elastische Verhalten des Gefüges stark beeinflussen.