Berechnungsmodell für das elektro-mechanische Verhalten von flächigen Piezofaser-Metall-Modulen

Die Prozesskette Umformen/Blech des Sonderforschungsbereiches/Transregio 39 PT-PIESA beschäftigt sich mit der Gestaltung eines in eine flächige Metallstruktur integrierten Sensor/Aktor-Funktionsbereiches durch das direkte Einbringen von Piezofasern in die Blechstruktur mit dem Potential einer nachfolgenden plastischen Formgebung der umgebenden Bereiche des Konstruktionswerkstoffs. Ziel des Teilprojektes C1 ist die Entwicklung eines methodischen Vorgehens auf der Grundlage der Finiten-Elemente-Methode, mit dessen Hilfe die Auslegung der elektro-mechanischen Interaktion für die funktionelle und geometrische Gestaltung eines solchen Piezofaser-Metall-Verbundes möglich ist. In diesem Aufsatz werden Ansätze zur Homogenisierung der Materialparameter zur Beschreibung des Verbundes und zur Lokalisierung der Beanspruchungen der Komponenten auf Grundlage der Einheitszellenmethode diskutiert. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Abbildung des Beanspruchungsgradienten an den Rändern der Einheitszelle gelegt.