Willkommen beim Institut für Mechanik Das Institut

Gruppenfoto Mechanik

Die Arbeiten des Fachgebiets Mechanik liegen in den Bereichen der theoretischen und der computerorientierten Mechanik. Im Mittelpunkt stehen materialwissenschaftliche Fragestellungen und die Weiterentwicklung der Finite-Elemente-Methode. Das Lehrangebot von Prof. Dr.-Ing. Jörg Schröder und seinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern umfasst die Studieneinheiten Mechanik 1-3, Kontinuumsmechanik, Materialtheorie sowie lineare und nicht-lineare Finite Elemente. Lehre

Im Forschungsbereich ermöglichen von der DFG geförderte Projekte eine vielfältige Vernetzung: Das Forschungsvorhaben „Massiv parallele Simulationen von Arterienwänden: Kontinuumsmechanische Modellbildung und numerische Lösung mittels  FETI Gebietszerlegungsverfahren“ erfolgt in enger Kooperation mit der Medizinischen Fakultät und dem Lehrstuhl für Numerische Mathematik. Das Projekt „Statistically similar representative microstructures in elasto-plasticity“ wird im Rahmen der Forschergruppe „Analysis and computation of microstructure in finite plasticity“ (FG797) durchgeführt. Die Forschungsprojekte „Konstruktion und Analyse anisotroper polykonvexer Energiefunktionen“ und „Gefrier- und Auftauprozesse in gesättigten porösen Materialien“ runden die DFG-Projekte ab. Das Institut konnte erfolgreich phänomenologische Materialmodelle für die makroskopische Beschreibung von Dual-Phasen-Stählen im Bereich der Umformungstechnik einsetzen. Darüber hinaus sind Funktionsmaterialien wie Piezo- und Ferroelektrika (FG 1509) als auch die Entwicklung neuer gemischter finiter Elemente und die Verbesserung von finiten Least-Square Elementen Gegenstand aktueller Forschung und Entwicklung. Forschung

Ankündigungen

Arbeitsgruppen-Seminar Kevelaer

Vokevelaer_gruppe_2020m 03.02. bis 06.02.2020 fand unser jährliches Arbeitsgruppen-Seminar im Priesterhaus Kevelaer statt. Zusammen mit  Kollegen aus der Mathematik der Universität zu Köln, aus der Mathematik der Technische Universität Bergakademie Freiberg, sowie aus der Mechanik der Ruhr-Universität Bochum trafen wir uns, um Vorträge zu halten und Poster vorzustellen. Das siebte Arbeitsgruppen-Seminar war ein großer Erfolg mit vielen fruchtbaren Diskussionen und einem intensiven Austausch zwischen den Gruppen.



„Heiß auf Eis“ Summer School in Kapstadt

Welche Auswirkungen hat der Klimawandel auf die Eismassen in der Marginalen Eiszone der Antarktis und an welchen Themenfeldern wird zurzeit überhaupt in der Antarktis geforscht? Um diese und weitere Fragen rund um die Antarktis zu beantworten und um Studierenden aus verschiedenen Ländern die Möglichkeit zu geben die Gegebenheiten der Antarktis besser zu studieren, fand vom 22.-28.01. eine internationale Summer School an der UCT Kapstadt statt. Mit dabei waren unter anderem Studierende und Dozierende der Universität Duisburg-Essen. Organisiert wurde die Veranstaltung in Zusammenarbeit der Universität Uppsala und der Universität Kapstadt.​

summerschool_gedreht.jpgÜber das Fortschreiten des Klimawandels in der Arktis wird viel in den Medien berichtet. Jeder kennt die Bilder von brechenden und ins Wasser stürzenden Eismassen am Nordpol, aber wie ist die Situation auf der Südhalbkugel? Die Summer School in Kapstadt gab hierzu 22 Teilnehmerinnen und Teilnehmern die Möglichkeit diesen und weiteren Fragen auf den Grund zu gehen. Dabei hatten die Studierenden die Gelegenheit die Unterschiede der Bedingungen von Arktis und Antarktis zu vergleichen. An fünf Tagen wurden Einblicke in wichtige Themenbereiche gegeben, die nötig sind, um die Marginale Eiszone der Antarktis zu verstehen. Bei der Marginalen Eiszone handelt es sich um den Übergang zwischen offenem Ozean und einer geschlossenen Eisdecke. Die Themenfelder umfassten Klimamodelle, die Interaktion von Ozean, Eis, und Atmosphäre, „large und small scale“ Simulationen der Meereisdynamik, Meereiswachstum, Vorhersagen von Eisentwicklungen und Algenwachstum. Durch die verschiedenen Themen-Blöcke wurde verdeutlicht, dass diese nicht isoliert voneinander betrachtet werden können, da jeder Themenbereich in komplexen Wechselwirkungen zu den anderen steht. Nachdem am Vormittag die Theorien der verschiedenen Bereiche vorgestellt wurden, gab es nachmittags die Möglichkeit an kleinen Projekten selber zu forschen. Ein Highlight dabei war das Hands-on im Polarlabor der Universität Kapstadt. Dabei wurden von den Studierenden Temperaturprofile und das Elastizitäts-Modul der Eisproben gemessen. Das ermittelte Elastizitäts-Modul, welches die Steifigkeit eines Werkstoffes angibt, ist unter anderem nötig, um große Eisfelder in der Antarktis zu beurteilen und zu simulieren. Die Summer School knüpfte an die bereits bestehende Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Universitäten an, in dessen Rahmen bereits zwei Mal Forscher der Universität Duisburg-Essen an Expeditionen in die Marginale Eiszone der Antarktis teilgenommen haben. „Wir sind froh über die gute Zusammenarbeit mit der Universität Kapstadt!“, so Professor des Instituts für Mechanik, Jörg Schröder. Sein Kollege und Leiter des Instituts für Materialwissenschaften Doru C. Lupascu ergänzte: „Die Summer School bot den Studenten und Dozenten die Möglichkeit, sich zur Antarktisforschung über die Kontinente hinweg intensiv auszutauschen.“

AGYA Summer School in Hebron und Bethlehem

Vom 17. bis 22. August 2019 waren Dr.-Ing. Lisa Scheunemann und Dr.-Ing. Alexander Schwarz als Dozenten zur AGYA Summer School in „Numerical Simulations“ an der Palestine Polytechnic University in Hebron im Westjordanland. In insgesamt zwölf Veranstaltungen bestehend aus Vorlesungen und Programmierübungen wurden die Grundlagen der Finite-Element-Methode behandelt. Die Summer School vermittelt Studierenden verschiedener Fachrichtungen wie Mathematik, Physik, Chemie, Umwelt, Gesundheit und Luft- und Raumfahrttechnik Know-how zu den Themen Kontinuumsmechanik, numerische Verfahren für Festkörper und Fluide, iterative Löser und Fehlerschätzer. Die Veranstaltung wird von der Arabisch-Deutschen Jungen Akademie der Wissenschaften (AGYA) in Zusammenarbeit mit der Palestine Polytechnic University (PPU), der Bethlehem University (BU) und der Palestine Academy for Science and Technology (PALAST) organisiert.

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Gruppenbilder der AGYA Summer School 2019 in Hebron.​

Wissenschaftler unterwegs ins Eis der Antarktis - SCALE Winter Cruise 2019 Eine Reise in das antarktische Meereis

Im Juli und August 2019 begaben sich vier Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen für drei Wochen auf eine Expedition in den Südlichen Ozean und die Marginale Eis Zone (MIZ) der Antarktis. Sie waren zusammen mit 100 Wissenschaftlern aus 13 Nationen unterwegs auf dem südafrikanischen Forschungsschiff S.A. Agulhas II, um in vielzähligen Experimenten die Eigenschaften des Meereises zu untersuchen.

Sea Ice Team 2019
Das Sea-Ice Team auf der Winter Cruise 2019 mit einer kleinen Pancake-Eisscholle auf dem Heli-Deck. ©Sea Ice Team, SCALE Winter Cruise 2019.​

Die Wissenschaftler Dr.-Ing. Tommy Mielke und Felix Paul, B.Sc. vom Institut für Materialwissenschaften, sowie auch Prof. Jörg Schröder und Dr.-Ing. Carina Nisters vom Institut für Mechanik waren Teil eines interdisziplinären Projekts, finanziert durch das SA National Antarctic Project (Southern Ocean Seasonal Experiment – SCALE), um die Bedingungen in der Antarktis-Region ins Besondere in den Wintermonaten zu erforschen.

Die Polarregionen der Erde sind bedeckt von Meereseis, welches angetrieben durch atmosphärische Bewegungen, Wellenbewegungen und Meeresströmungen einer stetigen Dynamik ausgesetzt ist. Das Meereis spielt eine wichtige Rolle in der Bestimmung des Polar-Klimas und man geht davon aus, dass es auch einen entscheidenden Einfluss auf das Weltklima hat. Die Kräfte innerhalb des Agglomerats des Eises führen zur Bildung von so genanntem „Pancake“-Eis. Die Erforschung dieser Region ist eine wichtige Aufgabe für viele natur-und ingenieurwissenschaftliche Disziplinen.

Das multidisziplinäre Forschungsvorhaben der Cruise wurde geleitet von Associate Professor Marcello Vichi dem Direktor des Marine Research Institute an der Universität Kapstadt (UCT), und umfasste 17 verschiedene Forschergruppen mit unterschiedlichen Forschungsschwerpunkten aus den Bereichen Biologie, Chemie und Ingenieurwissenschaften. Eines der Forschungsteams, welchem auch die vier Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen angehörten, war das Sea-Ice Team unter der Leitung von Associate Professor Sebastian Skatulla (UCT). Während der Expedition konnte die Sea-Ice Gruppe erfolgreich Bohrkerne sowohl aus konsolidiertem Eis als auch aus „Pancake“-Eis entnehmen. Mit Hilfe dieser Bohrkerne konnten physikalische, chemische, biologische und mechanische Eigenschaften des Eises bestimmt werden. Unter anderem wurden Festigkeitsuntersuchungen, Untersuchungen zur thermischen Leitfähigkeit und zum Salzgehalt durchgeführt. Außerdem wurden mit einer vom Institut für Materialwissenschaften speziell für diese Expedition konstruierten Apparatur Proben des sogenannten Frazil-Eises genommen. Als Frazil-Eis bezeichnet man ein Gemisch aus Ozean-Salzwasser und ersten kristallinen Strukturen von Eis zwischen den Eisschollen. Für dieses Gemisch wurde neben dem Salzgehalt und der Temperatur insbesondere die Viskosität gemessen. Teil des Sea-Ice Teams waren ebenso Elektro-Ingenieure der UCT, die mit dem Einsatz von Bojen die Bewegungen der Eisschollen gemessen haben. Ein weiteres Projekt galt unter anderem der Beobachtung von Meereisbewegungen zur Definition der Grenzen der MIZ.

Mehr Infos zum Projekt finden Sie auf der Sea-Ice Projekt-Seite.

Zur Sea-Ice Projekt-Seite

Bericht der UCT zur Winter Cruise 2019 (engl.).

Brasilianischer Spitzenforscher zu Gast am Institut für Mechanik

Zwei Wissenschaftlerinnen und sechs Wissenschaftler erhalten die diesjährigen Georg Forster-Forschungspreise der Alexander von Humboldt-Stiftung. Der Preis richtet sich an Forscherpersönlichkeiten aus Schwellen- und Entwicklungsländern, die durch ihre bisherige Forschung international sichtbar geworden sind und mit ihrer Arbeit helfen, entwicklungsrelevante Fragestellungen zu lösen. Die Preisträger werden nach Deutschland eingeladen, um Kooperationen mit Kolleginnen und Kollegen zu etablieren und auszubauen. Der mit je 60.000 Euro dotierte Forschungspreis wird vom Bundesministerium für wirtschaftliche Entwicklung und Zusammenarbeit finanziert.

Einer der Preisträger, Paulo De Mattos Pimenta (60), wird am Institut für Mechanik in den folgenden Jahren mehrere Forschungsaufenthalte absolvieren. Sein erster Aufenthalt wird im März/April 2015 sein. Der Brasilianer, welcher zur Zeit Professor an der Universidade de São Paulo ist, gilt als Pionier in der computergestützten Mechanik und arbeitet sehr praxisorientiert. So führte er in seiner Heimat bei zahlreichen ingenieursspezifischen Projekten, wie etwa dem Bau des Brasilia National Stadium für die Fußball-Weltmeisterschaft 2014, numerische Analysen durch. De Mattos Pimenta, der in Brasilien eine Professur an der Universidade de São Paulo innehat, soll am Institut für Mechanik der Universität Duisburg-Essen die langfristige Kooperation stärken.

(Quelle: http://www.humboldt-foundation.de/web/Pressemitteilung-2014-36.html)

Pressemitteilung der UDE in der WAZ (6.1.2015)

Pressemitteilung der UDE in der RP (29.1.2015)

Bauwissenschaften

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Prof. Dr.-Ing. Jörg Schröder

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