Forschung

Das Institut für Statik betreibt theoretisch-numerische Grundlagenforschung auf verschiedenen Gebieten der Statik und Baudynamik sowie der Werkstoffwissenschaften. Im Einzelnen sind zur Zeit folgende Schwerpunkte vorhanden:

Tragwerksanalyse

Die schlanke Ausbildung von Tragwerken begünstigt das Auftreten von Instabilitäten infolge großer Imperfektionsempfindlichkeit und aeroelastischen Schwingungsphänomenen, die durch wechselseitige Erregungsmechanismen zwischen Struktur und umströmenden Luftmassen gekennzeichnet sind.

Mehrfeldprozesse

Die betrachteten Systeme lassen sich in Volumen und Oberflächen gekoppelte Mehrfeldsysteme unterteilen. In porösen Medien wie Beton, Asphalt, Böden oder Abfall interagieren verschiedene physikalisch-mechanische, biologisch-chemische oder Transportvorgänge stark miteinander. Ziel der Forschung ist, die termisch-mechanisch-hygrisch-chemisch gekoppelten Prozesse so zu beschreiben, dass numerische Mehrfeld-Analysen effizient durchgeführt werden können und signifikant auf die Ergebnisse wirkende Kopplungen konstitutiv berücksichtigt werden. Die Modellierung Oberflächen gekoppelter Mehrfeldsysteme beschreibt die Interaktion mehrerer Körper, die als Fluid bzw. Festkörper definiert werden.

Materialmodellierung

In vielen Bereichen des Ingenieurwesens ist es von Bedeutung genaue Vorhersagen über das Versagen von Bauteilen zu treffen. Von großem Interesse sind dabei Aussagen über den Versagenszeitpunkt, den Versagensort und die Bruchlast. Ein wichtiger Aspekt ist deshalb die nichtlokale Schädigungsmodellierung für Bauteile und Tragwerke im Rahmen der Kontinuumsmechanik und Thermodynamik.

Systemanalyse

Die Modellierung von Tragwerken des Ingenieurwesens bedarf immer der Abstraktion der realen Konstruktion. Für eine aussagekräftige Analyse ist es erforderlich, die Grenzen und Unsicherheiten des entwickelten mathematischen Modells beschreiben zu können. Hierzu können System- und Parameteridentifikation sowie stochastische Methoden einen Beitrag leisten.

Numerische Verfahren

Neben Finite-Element-Konzepten für Modellgleichungen in Weggrößenformulierung werden auch Finite Elemente für Modellgleichungen in gemischter Formulierung entwickelt und eingesetzt. Aktuelle Untersuchungen beschäftigen sich darüber hinaus insbesondere mit Entwicklungen von Raum-Zeit-Elementen, der Abbildung von Diskontinuitäten mit der XFEM sowie von Konzepten zur Beschreibung von Fluid-Struktur-Wechselwirkungen. Alternativ zur kontinuumsmechanischen Modellierung wird das Verformungsverhalten von Strukturen mit Partikelmethoden untersucht.

Regenerative Energien

Die Arbeitsgruppe Regenerative Energien beschäftigt sich mit der Entwicklung und Konstruktion von Energiemaschinen. Der Schwerpunkt liegt bei der Nutzung der Wasserkraft und Fragestellungen zur Energiespeicherung.