Modellierung der elastischen und thermischen Eigenschaften sowie des Schädigungsverhaltens poröser partikelbasierter Keramiken

Der bisherige Fokus bei der Erforschung poröser Materialien lag auf dem Einfluss der Porosität auf die Eigenschaften. In dieser Arbeit liegt der Fokus auf der mittleren Koordinationszahl. Sie stellt mittlere Anzahl von Verbindungen eines Korns dar. Als Basis zur Erzeugung der Mikrostrukturen dient ein Algorithmus, der auf der Graphentheorie und Stochastik basiert. Mittels der finiten Elemente Methode erfolgt die Ermittlung der individuellen Materialantworten. Hieraus können Kennwerte wie der E-Modul und die Wärmeleitfähigkeit abgeleitet werden. Es zeigt sich, dass zwischen diesen Größen und der mittleren Koordinationszahl ein Zusammenhang besteht. Zusätzlich dazu wird das Schädigungsverhalten betrachtet. Hierzu wird ein Modell genutzt, das Materialversagen durch lokale Entfestigung nachbildet. Es tritt eine starke Abhängigkeit der Festigkeit von der Verbundenheit der Partikel untereinander auf. Je höher die Verbundenheit, desto höhere Festigkeiten erreicht eine Mikrostruktur