Publikation zu thermischen Analysen erschienen
Die AG Festkörpermechanik hat einen Beitrag zur Kalibrierung und Unsicherheitsquantifizierung thermischer Materialparameter veröffentlicht.
Die Bestimmung thermischer Materialparameter (spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit) ist für zuverlässige Simulationsergebnisse von großer Bedeutung. Für isotrope Werkstoffe stehen etablierte Verfahren (dynamische Differenzkalorimetrie, Laserflash-Analyse) zur Verfügung. Für anisotrope Werkstoffe, beispielsweise unidirektional faserverstärkte Polymere, sind diese Methoden aufgrund der Richtungsabhängigkeit nur begrenzt einsetzbar. Aufbauend auf vorherigen Arbeiten wurde ein experimentelles Setup weiterentwickelt, um die gesuchten Materialparameter für anisotrope Werkstoffe aus Vollfeld-Temperaturdaten zu bestimmen. Die Vollfeld-Daten werden mit Infrarot-Thermografie optisch gemessen und anschließend in einem Optimierungsverfahren verwendet, um die Materialparameter zu bestimmen.
Aufgrund starker Korrelationen zwischen den Parametern wurde ein neues zweischrittiges Identifikationsverfahren entwickelt. Für die gradientenbasierte Optimierung und Unsicherheitsquantifizierung werden die Ableitungen durch interne numerische Differentiation basierend auf analytischen Ableitungen berechnet. Dadurch ist eine eingebettete, effiziente Unsicherheitsquantifizierung mit geringem numerischen Aufwand realisierbar. Die Ergebnisse wurden im renommierten Journal International Journal of Heat and Mass Transfer veröffentlicht. Der Beitrag ist Open Access abrufbar unter https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931025003163.
Schematische Darstellung der experimentellen und numerischen Untersuchungen. Durchführung von Kalibrierung und anschließender Validierung, inklusive Unsicherheitsquantifizierung.
Exemplarische Temperaturverteilung einer CFK-Probe gemessen mit Infrarot-Thermografie