TR73

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A5 - Modelladaptive FE-Simulation (Förderperiode 2)



Entwicklung modelladaptiver Simulationsmethoden für umformtechnische Prozesse zur Herstellung komplexer Funktionsbauteile mit Nebenformen

Projektstatus: abgeschlossen

Letztes Update: 23.01.2017



Mitglieder


Projektbeschreibung

In der ersten Förderperiode wurden grundlegende Techniken zur Realisierung von modelladaptiven Algorithmen in der Simulation von umformtechnischen Prozessen entwickelt. Aufbauend auf der Formulierung von angemessenen Modellhierarchien in Kooperation mit den Teilprojekten C1, C2, C3 und C4 erfolgte die Herleitung von zielorientierten a posteriori Fehlerschätzern für den Modellfehler unter Verwendung der „dual weighted residual“ (DWR) Methode. Diese wurden dann im Rahmen von adaptiven Algorithmen genutzt, um den Modell- sowie Diskretisierungsfehler ausbalanciert zu reduzieren. Weiterhin sind erste Untersuchungen im Hinblick auf dimensionsadaptive Verfahren sowie Vorarbeiten zum Technologietransfer in kommerzielle Finite-Elemente (FE)-Programme durchgeführt worden. Projektbeschreibung Erg Phase1 de

Darstellungen einer modelladaptiven Simulationsrechnung. Links: Adaptive Verwendung verschiedener Materialmodelle kombiniert mit Netzadaptivität; rechts: Entsprechende Darstellung für Reibmodelle.

Die wesentlichen Ziele in der zweiten Projektphase bestehen in der Weiterentwicklung und Erweiterung der in der ersten Phase hergeleiteten modelladaptiven Techniken. Der erste Schwerpunkt liegt auf der Herleitung von a posteriori Fehlerschätzern im Rahmen der DWR Methodik, die den in gekoppelten, z. B. thermoplastischen, Problemen durch die (teilweise) Vernachlässigung der Kopplung hervorgerufenen Modellfehler schätzen. Damit wird dann die Kopplung adaptiv an die jeweiligen Anforderungen angepasst. Diese Techniken kommen abschließend zusammen mit den bereits in der ersten Phase entwickelten Algorithmen zur Modell- und Netzadaptivität zum Einsatz.

Projektbeschreibung Ziel Phase2 de

Voruntersuchung zu adaptiven Diskretisierungen von thermomechanischen Kontaktproblemen.


Der Fokus in der zweiten Hälfte der Förderphase ist auf dimensionsadaptive Algorithmen gerichtet. Hier wird zunächst die Kopplung von sogenannten volumenartigen Schalen- mit Volumenelementen anhand eines einfachen Modellproblems untersucht. Dabei basiert die Auswahl des Elementtyps auf zielorientierten a posteriori Fehlerschätzern. Im zweiten Schritt wird dann die Konvertierung zwischen den beiden Elementtypen betrachtet. Den Abschluss bildet die Anwendung auf technologisch relevante Modellierungen.

HybridMesh A5

Hybrides Netz bestehend aus volumenartigen Schalen- und Volumenelmenten (links) und Vergrößerung auf den Übergangsbreich (rechts) von volumenartigen Schalenelmenten (grobe Vernetzung) zu Volumenelementen (feine Vernetzung).

Neben den methodenwissenschaftlichen Zielen ist ein wesentlicher Arbeitspunkt der Technologietransfer der entstandenen Algorithmen in kommerzielle FE-Software, um sie so den anderen Anwendern im SFB/Transregio (Teilprojekte A1, A2, A4) zugänglich zu machen. Dabei sind insbesondere auch neue Modellierungsansätze aus den Teilprojekten C1, C2, C3 und C4 mit zu berücksichtigen.

     Prozess A4 1 mod transparent de                      Prozess A7 mod transparent de

 Modelladaptive Rechnungen mit Simufact.forming. Links: Reibmodellverteilung bei einem Verzahnungsprozess des TP A4. Rechts: Modellfehlerverteilung bzgl. der Differenz des in Simufact.forming verwendeten Materialmodells und dem im TP C3 entwickelten Materialmodel während eines Tiefziehprozesses von TP A7.


Arbeitskreise


Veröffentlichungen

    2016

    • Beese, S.; Beyer, F.; Blum, H.; Isik, K.; Kumor, D.; Rademacher, A.; Tekkaya, A.; Willner, K.; Wriggers, P.; Zeller, S.; Löhnert, S.: Simulation of Sheet-Bulk Metal Forming Processes with Simufact.forming using User-Subroutines. In: ESAFORM (Hrsg.): (2016), Nantes, Frankreich, akzeptiert
    • Rademacher, A.: NCP-function based dual weighted residual error estimators for Signorini's problem. In: SIAM Journal on Scientific Computing, 38(2016)3, S. A1743-1769
    • Küstner, C.; Beyer, F.; Kumor, D.; Loderer, A.; Wartzack, S.; Willner, K.; Blum, H.; Rademacher, A.; Hausotte, T.: Simulation-based development of Pareto-optimized tailored blanks for the use within sheet-bulk metal forming. In: Marjanovic, D.; Storga, M.; Pavkovic, N.; Bojcetic, N.; Skec, S. (Hrsg.): DS 84: Proceedings of the DESIGN 2016 14th International Design Conference, (2016), Design Society, S. 291-300

    2015

    • Beyer, F.; Blum, H.; Kumor, D.; Rademacher, A.; Willner, K.; Schneider, T.: Experimental and simulative investigations of tribology in sheet-bulk metal forming. In: Key Engineering Materials, 639(2015), S. 283-290
    • Rademacher, A.: Balancing discretization and numerical error for coupled parabolic hyperbolic problems using the dual weigthed residual method with application to thermoelasticity. In: Ergebnisberichte Angewandte Mathematik (Hrsg.): Fakultät für Mathematik, TU Dortmund, (2015)516, veröffentlicht
    • Rademacher, A.: Mesh and model adaptivity for frictional contact problems. In: Ergebnisberichte Angewandte Mathematik (Hrsg.): Fakultät für Mathematik, TU Dortmund, (2015)515, veröffentlicht
    • Rademacher, A.; Schröder, A.: Dual weighted residual error control for frictional contact problems. In: Computational Methods in Applied Mathematics, 15(2015)3, S. 391-414
    • Rademacher, A.: Adaptive space-time finite element methods for dynamic linear thermoelasticity. In: Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics (PAMM) (Hrsg.): Gesellschaft für Angewandte Mathematik und Mechanik (GAMM), 15(2015), Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, S. 681-682

    2013

    • Schmaltz, S.; Landkammer, P.; Beyer, F.; Kumor, D.; Rademacher, A.; Blum, H.; Steinmann, P.; Willner, K.: Vorstellung eines Simulationsbenchmarks für die Blechmassivumformung. In: Merklein, M.; Behrens, B. A., Tekkaya, A. E. (Hrsg.): 2. Workshop Blechmassivumformung, (2013), Bamberg: Meisenbach, S. 53-68

    Vorträge

      2016

      • 27.04.2016: Kumor, D.: Simulation of Sheet-Bulk Metal Forming Processes with Simufact.forming using User-Subroutines, 19th ESAFORM Conference, Nantes, Frankreich
      • 25.07.2016: Kumor, D.: Dual weighted residual method based error indicators for the local choice of the finite element, WCCM XII & APCOM VI, Seoul, Südkorea

      2015

      • 26.03.2015: Rademacher, A.: Adaptive space time finite element methods for dynamic nonlinear thermomechanical coupled problems, GAMM
      • 29.05.2015: Rademacher, A.: Model adaptivity for frictional contact problems, ICCM, Hannover, Deutschland
      • 08.06.2015: Rademacher, A.: Adaptive space time finite element methods for dynamic nonlinear thermomechanical coupled problems, ADMOS, Nante, Frankreich

      2014

      • 21.07.2014: Rademacher, A.: Model and mesh adaptivityfor frictional contact problems, WCCM 2014, Barcelona, Spanien

      2013

      • 21.03.2013: Rademacher, A.: Dual weighted residual error control for contact problems based on NCP functions, GAMM, Novi Sad
      • 13.05.2013: Rademacher, A.: Dual weighted residual error control for contact problems based on NCP functions, Seminar Numerische Mathematik und Mechanik, Universität zu Köln
      • 30.08.2013: Rademacher, A.: Model and mesh adaptivity for frictional contact problems, Enumath, Lausanne