Describing the macroscopic behavior of surfaces based on atomistic models

Simple item page
dc.contributor.advisorMosler, Jörn
dc.contributor.authorSievers, Christian
dc.contributor.refereeHartmaier, Alexander
dc.date.accepted2020-10-07
dc.date.accessioned2021-01-14T11:05:49Z
dc.date.available2021-01-14T11:05:49Z
dc.date.issued2020
dc.description.abstractDiese Arbeit beschreibt die Modellierung von Grenz- und Oberflächen. Ein neuartiger Multiskalen-Modellierungsrahmen, basierend auf molekulardynamischen Simulationen, dient zur Bestimmung von Materialeigenschaften freier Oberflächen auf der Makroskala. Ein wesentlicher Aspekt dafür ist die Entwicklung eines thermodynamisch konsistenten Homogenisierungsansatzes auf Basis des Prinzips der Energieminimierung. Dabei werden die Parameter, welche die Energie auf der Makroskala beschreiben, aus dem Vergleich mit der Energie auf der atomistischen Skala ermittelt. Dieser Homogenisierungsansatz wird zudem auch auf thermoelastische Materialien erweitert. Danach liegt der Fokus auf einer kontinuumsmechanischen Modellierung von Oberflächen und einer starken Kopplung zwischen der Physik des Bulk- und Oberflächenmaterials. Dazu wird die Oberflächenverzerrung direkt aus der grundlegenden, dreidimensionalen Verzerrung des Bulkmaterials bestimmt. Dieses Vorgehen wird anhand zweier Ansätze implementiert. Schließlich wird für beide Ansätze eine numerische Implementierung in die Finite-Elemente Methode hergeleitet.de
dc.description.abstractThis work describes the modeling of interface and surface materials. A novel multiscale framework determines continuum material properties of free surfaces on the macroscale based on molecular dynamics simulations. A key aspect is the derivation of a thermodynamically consistent homogenization approach by the principle of energy minimization. The parameters describing the energy on the macroscale are determined from the comparison with the corresponding energy on the atomistic scale. In addition, this Ritz-homogenization approach is enlarged to thermoelastic materials. Afterwards, the work focuses on the continuum mechanically surface modeling and a strong coupling between bulk and surface physics. To be more precise, the surface deformation is directly determined from the underlying three-dimensional bulk deformation. Therefore, two approaches of the surface deformation are implemented. Finally, a numerical implementation of both approaches in a finite-element framework is derived.en
dc.identifier.isbn978-3-947323-24-1
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/2003/39978
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.17877/DE290R-21867
dc.language.isoende
dc.relation.ispartofseriesSchriftenreihe des Instituts für Mechanik ; 2020,2de
dc.subjectHomogenizationen
dc.subjectThermoelasticen
dc.subjectSurface modellingen
dc.subjectFinite-element implementationen
dc.subjectMaterial surfaceen
dc.subject.ddc620
dc.subject.ddc670
dc.subject.rswkHomogenisierung <Mathematik>de
dc.subject.rswkThermoelastizitätde
dc.subject.rswkMathematische Modellierungde
dc.subject.rswkFinite-Elemente-Methodede
dc.subject.rswkWerkstoffde
dc.subject.rswkOberflächede
dc.titleDescribing the macroscopic behavior of surfaces based on atomistic modelsen
dc.typeTextde
dc.type.publicationtypedoctoralThesisde
dcterms.accessRightsopen access
eldorado.secondarypublicationfalsede

Files

Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
Dissertation_Sievers.pdf
Size:
4.36 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
DNB
Download
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
4.85 KB
Format:
Item-specific license agreed upon to submission
Description:
Download

Collections

Institut für Mechanik