Bauinformant bloggt Bauinformationen

Wie sich Risse ausbreiten - Simulation von Rissen in verschiedenen Materialien

Forschung, Baustoffe — geschrieben von bauinformant @ 20:16
 
Ursula Zitzler, Referat für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Universität Stuttgart
Ein rechteckiger Block aus Acrylglas mit Riss (0,6 mm) wird von oben und unten mittels einer vorgegebenen Geschwindigkeit v belastet, die bis zu v0 anwächst und danach konstant gehalten wird. Nach einer horizontalen Ausbreitung des Risses kann eine Rissverzweigung, abhängig von der Belastungsgeschwindigkeit, beobachtet werden. Die gelbe Linie innerhalb der rot hinterlegten Finiten Elemente stellt den tatsächlichen Riss dar (rechts), (Bilder: SimTech).
Ein rechteckiger Block aus Acrylglas mit Riss (0,6 mm) wird von oben und unten mittels einer vorgegebenen Geschwindigkeit v belastet, die bis zu v0 anwächst und danach konstant gehalten wird. Nach einer horizontalen Ausbreitung des Risses kann eine Rissverzweigung, abhängig von der Belastungsgeschwindigkeit, beobachtet werden. Die gelbe Linie innerhalb der rot hinterlegten Finiten Elemente stellt den tatsächlichen Riss dar (rechts), (Bilder: SimTech).
Nach einer horizontalen Ausbreitung des Risses kann eine Rissverzweigung, abhängig von der Belastungsgeschwindigkeit, beobachtet werden. Die gelbe Linie innerhalb der rot hinterlegten Finiten Elemente stellt den tatsächlichen Riss dar (Bilder: SimTech).
Nach einer horizontalen Ausbreitung des Risses kann eine Rissverzweigung, abhängig von der Belastungsgeschwindigkeit, beobachtet werden. Die gelbe Linie innerhalb der rot hinterlegten Finiten Elemente stellt den tatsächlichen Riss dar (Bilder: SimTech).
Holz, Metall, Kunststoffe, Glas, Knochen - brechen kann fast alles. Doch was passiert, bevor es zum großen Finale kommt? Wie breiten sich Risse aus, wann verzweigen sie sich und welchen Einfluss haben Haarrisse auf den Hauptriss? Wissenschaftler des Instituts für Mechanik (Bauwesen) der Uni Stuttgart nehmen sich dieser Fragen an im Rahmen des Projekts "Computational modeling of phenomena in dynamic fracture" - einem der Forschungsprojekte des Exzellenzclusters "Simulations Technology" (SimTech). Ihr Ziel: Numerische Methoden zu entwickeln, mittels derer sich die Rissausbreitung und -verzweigung simulieren lässt.

Kommerzielle Softwareprogramme zur Simulation von Rissausbreitung und -verzweigung gibt es derzeit nur wenige. "Der Bedarf ist da", weiß Dr. Christian Linder, Juniorprofessor für "Micromechanics of Materials" am Institut für Mechanik (Bauwesen). Da so gut wie jedes Material brechen kann, interessieren sich Ingenieure, Physiker und Mathematiker gleichermaßen für die Phänomene in sich ausbreitenden Rissen und deren mathematische Modellierung. Die Hauptfragen, denen sich die Stuttgarter Wissenschaftler beim SimTech-Projekt "Computational modeling of phenomena in dynamic fracture" derzeit widmen, um die Rissausbreitung und -verzweigung physikalisch zu verstehen und verbesserte Kriterien für deren Modellierung zu erarbeiten, sind: Wann und wie verzweigen sich Risse? Beeinflussen Haarrisse, also die feinen Abzweigungen, den sich ausbreitenden Hauptriss?

Um berechnen zu können, wie sich Risse in den unterschiedlichsten Materialien ausbreiten, nutzen Linder und sein Team die Finite-Elemente-Methode (FEM). Bei dem im Ingenieurwesen weit verbreiteten numerischen Berechnungsverfahren zur näherungsweisen Lösung von Differentialgleichungen werden die unendlich vielen Freiheitsgrade auf eine endliche - finite - und somit berechenbare Anzahl reduziert. Die Rissausbreitung in die Finite-Elemente-Methode einzubinden ist mathematisch allerdings sehr anspruchsvoll. Die Schritte für die Zukunft haben die "Stuttgarter Rissforscher" schon geplant: Von der Makrostruktur wollen sie sich immer mehr in Richtung der Mikroebene vorarbeiten. Dort sollen die Finite-Elemente-Methode mit der Molekulardynamik kombiniert und schließlich die Risse auch in 3-D dargestellt werden.

Im Exzellenzcluster "Simulations Technologie", mit dem die Universität Stuttgart 2007 beim Forschungscluster-Wettbewerb der Exzellenzinitiative von Bund und Ländern erfolgreich war, werden die vielfältigen Expertisen der Universität Stuttgart auf dem Gebiet der Simulationstechnologien gebündelt und weiterentwickelt. Das SimTech-Projekt "Computational modeling of phenomena in dynamic fracture" ist innerhalb der sechs Forschungsfelder des Exzellenzclusters im Forschungsfeld B "Advanced Mechanics of Multi-scale and Multi-field Problems" angesiedelt.

Ansprechpartner: Jun.-Prof. Christian Linder, Institut für Mechanik (Bauwesen), Tel. 0711 685 66382; e-mail: linder@mechbau.uni-stuttgart.de

Text und Bild unter www.uni-stuttgart.de/presse/mediendienst/7/
Bauinformant ist nicht der Autor der eingestellten Information. Das Urheberrecht ist durch einen Direktlink und/oder die Quellenangabe gekennzeichnet bzw. vom Urheber zur Veröffentlichung genehmigt. Falls Sie einen Verstoß gegen das Urheberrecht vermuten, bitten wir Sie um eine Mitteilung, bevor unnötige rechtliche Auseinandersetzungen entstehen.
 

Wohnungsunternehmen: Solarenergie und Geothermie sind die meistgenutzten Erneuerbaren

Energie, Wohnungswirtschaft — geschrieben von bauinformant @ 10:56

Förderungsmaßnahmen und bereits bestehende oder kurz vor dem Inkrafttreten stehende gesetzliche Bestimmungen zur energetischen Beschaffenheit im Neubau und bei Neuvermietung haben erneuerbare Energien zu einem Thema gemacht, an dem man als Wohnungsunternehmen kaum mehr vorbeikommt. Marktforschung von BauInfoConsult zeigt: Bereits heute setzt fast die Hälfte der befragten Wohnungsunternehmen in ihren Gebäuden auch erneuerbare Energieträger zur Gewinnung von Strom oder Warmwasser ein. Welche alternativen Energien kommen dabei zum Einsatz? Und bei wie viel Prozent des Wohnungsbestands der Anbieter wird auch mit Wärme aus erneuerbaren Quellen geheizt?

Insgesamt 201 professionelle Anbieter von Wohnungen wurden von BauInfoConsult telefonisch dazu befragt, ob sie in ihren Gebäuden erneuerbare Energien zur Warmwasser- und Stromerzeugung einsetzen. 49 Prozent aller Unternehmen konnten dies bestätigen. Von den Befragten, die erneuerbare Energien für Strom oder Warmwasser nutzen, gaben wiederum 63 Prozent spontan auf Nachfrage zur Antwort, dass sie Solarenergie einsetzen. Von 58 Prozent wurde die Geothermie genannt. Im Vergleich dazu sind die Nutzung von Biomasse oder Windenergie bei den Befragten eher Randphänomene.

Zwei Drittel der befragen Wohnungsunternehmen, die auf erneuerbare Energien zurückgreifen, setzen nach eigener Einschätzung momentan bei bis zu 10 Prozent ihres Wohnungsbestands auch Wärme aus erneuerbaren Energien ein. Zwischen 11 und 20 Prozent ihrer Wohneinheiten werden bei 16 Prozent der Befragten aus erneuerbarer Quelle beheizt. Von einem mehr als 20-prozentigen Anteil von erneuerbarer Wärme im Bestand berichteten 14 Prozent der befragten Wohnungsunternehmen.

Hintergrund
Die Ergebnisse entstammen dem Monitor professionelle Wohnungsanbieter 2009 von BauInfoConsult. Dafür wurden Ende 2008 201 vornehmlich genossenschaftliche und kommunale Wohnungsunternehmen mit Beständen von bis zu 5.000 Wohnungen befragt, u. a. zu folgenden Themen:

  • Modernisierung & Sanierung im Bestand
  • Durchführung von Neubaumaßnahmen
  • Informations- und Orientierungsverhalten
  • Einkaufsverhalten und Vorhaltung von Material
  • Rolle externer Unternehmen, DMU
  • Trends und Entwicklungen

Der Monitor professionelle Wohnungsanbieter 2009 kann bei BauInfoConsult zum Preis von 1.750 Euro bezogen werden. Weitere Informationen zum Monitor können Sie bei Herrn Alexander Faust anfragen unter 0211 301 559-14 oder per E-Mail.

Publiziert im Juli 2009

Bauinformant ist nicht der Autor der eingestellten Information. Das Urheberrecht ist durch einen Direktlink und/oder die Quellenangabe gekennzeichnet bzw. vom Urheber zur Veröffentlichung genehmigt. Falls Sie einen Verstoß gegen das Urheberrecht vermuten, bitten wir Sie um eine Mitteilung, bevor unnötige rechtliche Auseinandersetzungen entstehen.

 


Powered by kulando