Statik und Dynamik der Flächentragwerke
Prof. Dr. Ing. habil. Carolin Birk

Gruppenfoto Statik und Dynamik der Flächentragwerke

Die Flächentragwerksmodellierung stellt eine wesentliche Grundlage für die aktuelle und zukünftige Entwicklung im Bauingenieurwesen dar. Ziel des Fachgebietes ist die Vermittlung der entsprechenden strukturmechanischen Grundlagen, wobei dynamischen Phänomenen besondere Bedeutung zukommt.
Die Forschung im Fachgebiet ist auf die Entwicklung von Berechnugsmodellen gerichtet, die der Klärung wichtiger strukturmechanischer Fragestellungen im Zusammenhang mit komplexen Tragwerken dienen. Forschungsschwerkpunkte sind:

  • Nichtklassische Diskretisierungsverfahren für Platten- und Schalentragwerke
  • Automatische Netzgenerierung und -berechnung
  • Komplexe Boden-Bauwerk Interaktionsprobleme
  • Numerische Simulation von wellenbasierten Prüfverfahren
  • Modellierung von Schädigungsprozessen
  • Schall- und Schwingungsanalyse von dünnwandigen Tragwerken

Mai 2019 Summer School “Wave propagation in complex and microstructured media” in Cargèse (Korsika)

Vom 20. bis 30. August 2019 findet in Cargèse (Korsika) eine Summer School zum Thema “Wave propagation in complex and microstructured media” statt. Die Veranstaltung richtet sich an Wissenschaftler verschiedener Disziplinen, die sich mit der Physik und Mathematik von Wellenausbreitungsphänomenen auseinandersetzen. Organisiert wird sie von Dr. Agnès Maurel (Institut Langevin, CNRS, ESPCI, Paris) and Dr. Philippe Petitjeans (PMMH, CNRS, ESPCI, Paris). Besondere thematische Schwerpunkte sind die Homogenisierung komplexer Medien sowie die theoretische und praktische Untersuchung geführter Wellen. Im Rahmen dieser Summer School wird Dr. Hauke Gravenkamp zwei Vorlesungen halten zum Thema „Numerical and Semi-Analytical Methods for the Simulation of Guided Waves“. Anmeldungen können erfolgen unter

https://pmmh.spip.espci.fr/?Wave-propagation-in-complex-and-microstructured-media

 

März 2019 COUPLED 2019 - Plenarvortrag „Advances in the Scaled Boundary Finite Element Method for Coupled Problems“

Die thematische ECCOMAS Konferenz „COUPLED 2019 – VIII International Conference on Coupled Problems in Science and Engineering“ findet vom 3. bis 5. Juni 2019 in Sitges (Barcelona) statt und widmet sich mathematischen Modellen, numerischen Methoden und Simulationstechniken zur Lösung multidisziplinärer Probleme in den Naturwissenschaften und dem Ingenieurwesen. Anlässlich der Tagung hält Frau Prof. Dr.-Ing. Carolin Birk einen  Plenarvortrag zum Thema „Advances in the Scaled Boundary Finite Element Method for Coupled Problems.”

Anmeldungen zur Teilnahme an der Tagung können über die Webseite der Konferenz erfolgen:

https://congress.cimne.com/coupled2019/

Januar 2019 Dr. Albert Artha Saputra zu Gast am Fachgebiet

Vom 19.01.2019 bis zum 17.02.2019 ist Herr Dr. Albert Artha Saputra zu Gast am Fachgebiet Statik und Dynamik der Flächentragwerke. Herr Dr. Saputra hat 2015 an der University of New South Wales (UNSW Australia) promoviert und ist seitdem am dortigen „Centre for Infrastructure Engineering and Safety“ als Postdoktorand tätig. Während seines Gastaufenthaltes werden er und Nachwuchswissenschaftler des Fachgebietes Statik und Dynamik der Flächentragwerke an gemeinsamen Forschungsideen zur Weiterentwicklung der SBFEM arbeiten und damit die langfristige Kooperation mit der UNSW Australia stärken.

Am 28.01.2019 hält Herr Dr. Saputra einen Vortrag im Seminar für Numerische Mathematik und Mechanik (Ort: Campus Essen, V15 S04 C57, 16:00 Uhr bis 17:00 Uhr) zum Thema

„Scaled Boundary Finite Element Method for three-dimensional analyses”

zu dem wir interessierte Kollegen und Nachwuchswissenschaftler herzlich einladen!

Marina Bay Sands. Ramsey Isler [CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)], from Wikimedia Commons)

Januar 2019 Minisymposium bei der „International Conference on Computational Methods (ICCM)”, Singapur

Die ICCM findet in diesem Jahr vom 9. bis 13. Juli 2019 in Singapur statt. Gemeinsam mit Kollegen aus Australien (Prof. Chongmin Song, Dr. Ean Tat Ooi) und Indien (Prof. Sundararajan Natarajan) organisieren wir ein Minisymposium zum Thema

„Semi-analytical methods: Recent advances and applications“

zu dem wir interessierte Kollegen herzlich einladen. Beiträge können bis zum 28.2.2019 über die Website der Konferenz eingereicht werden:

http://sci-en-tech.com/ICCM/index.php/ICCM2019/2019/index

Ansprechpartner: Frau Prof. Carolin Birk, Herr Dr. Hauke Gravenkamp

Abbildung lizenziert nach: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0

Dezember 2018 Mit Tradition, Offenheit und Fortschritt gemeinsam in die Zukunft

Die Heitkamp Ingenieur-und Kraftwerksbau GmbH und die Universität Duisburg-Essen unterschreiben ein „Memorandum of Understanding“

Die Abteilung Bauwissenschaften der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Universität Duisburg-Essen, vertreten durch den Abteilungsleiter Prof. Dr.-Ing. Alexander Malkwitz, Baubetrieb und Baumanagement, und die Vertreterinnen der Fächer Metall- und Leichtbau, Prof. Dr.-Ing. habil. Natalie Stranghöner, Massivbau, Prof. Dr.-Ing. Martina Schnellenbach-Held sowie Statik und Dynamik der Flächentragwerke, Prof. Dr.-Ing. habil. Carolin Birk, und die Heitkamp Ingenieur-und Kraftwerksbau GmbH, vertreten durch die Geschäftsführer Frank Ronkartz und Christopher Rudolph, haben am 19.12.2018 in einem feierlichen Rahmen eine Kooperation im Bereich der Lehre durch die Unterzeichnung eines „Memorandum of Understanding“ besiegelt.

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Dezember 2018 Forschungsvorhaben „Verfahren zur automatischen Netzgenerierung und Simulation für dreidimensionale Wellenausbreitungsprobleme im Boden“

Wellenausbreitungsvorgänge im Boden sind bei der Auslegung sicherheitskritischer Infrastruktur und bei wellenbasierten Verfahren zur geologischen Erkundung zu berücksichtigen. Sie gehen mit räumlichen Reflexions- und Refraktionsphänomenen einher, die bei der numerischen Behandlung aufgrund des mit der dreidimensionalen Modellierung verbundenen Aufwandes oft vernachlässigt werden. In diesem Vorhaben sollen effiziente Verfahren zur automatischen Netzgenerierung und Berechnung entwickelt werden, die die Simulation realistischer Wellenausbreitungsvorgänge in dreidimensionalen, stark heterogenen Kontinua ermöglichen. Eingesetzt werden hierbei strukturierte Netze, die rapide lokale Verfeinerungen erlauben. Außerdem sollen die hervorragenden Konvergenzeigenschaften spektraler Elemente ausgenutzt werden.  Die korrekte und effiziente Beschreibung der Abstrahldämpfung ist ein weiteres Ziel des Vorhabens.

Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Projektlaufzeit: 2019-2021

Ansprechpartner: Frau Prof. Carolin Birk, Herr Dr. Hauke Gravenkamp

November 2018 Minisymposium bei der „ECCOMAS Young Investigators Conference (YIC)”, Krakau

Die Young Investigators Conference der ECCOMAS bietet eine hervorragende Gelegenheit, insbesondere für Nachwuchswissenschaftler, sich im Themenfeld der numerischen Methoden für Ingenieur- und Naturwissenschaften fortzubilden und mit Kollegen aus dem In- und Ausland zu vernetzen.  Die YIC findet in diesem Jahr vom 1. bis 6. September 2019 in Krakau statt. Wir freuen uns insbesondere über Beiträge zu dem Minisymposium 

„Novel theories, formulations, methods and applications in structural mechanics“,

organisiert von:

Oliver Weeger (Singapore University of Technology)
Wolfgang Dornisch (TU Kaiserslautern)
Bastian Oesterle (Universität Stuttgart)
Hauke Gravenkamp (Universität Duisburg-Essen)

Beiträge können bis zum 10.2.2019 über die Website der Konferenz eingereicht werden:

https://yic2019.agh.edu.pl/

November 2018 Forschungsvorhaben „Computational modelling of multi-physics structural damage“

Die Vorhersage von Schädigungsprozessen ist ein wichtiger Bestandteil von Entwurfs-, Überwachungs- und Instandhaltungsvorgängen von Tragwerken. In diesem Forschungsvorhaben sollen numerische Simulationswerkzeuge für die effiziente Modellierung von Schädigungs- und Bruchvorgängen von Strukturen entwickelt werden, bei denen multiphysikalische Prozesse eine signifikante Rolle spielen. Die Grundlage bildet die „Scaled Boundary Finite Element Method“ (SBFEM), die sich insbesondere durch die strenge Erfassung von Singularitäten an Rissspitzen auszeichnet. 

Das Forschungsprojekt wird in Zusammenarbeit mit Dr. Ean Tat Ooi, Federation University of Australia, durchgeführt und vom Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) im Rahmen des Programmes des Projektbezogenen Personenaustauschs gefördert.

Projektlaufzeit: 01.01.2019 bis 31.12.2020

Ansprechpartner: Frau Prof. Carolin Birk, Herr Muhammad Danish Iqbal, M.Sc.

Juli 2018 Forschungsvorhaben „Vollständige Bestimmung der akustischen Materialparameter von Polymeren“ in Kooperation mit der Universität Paderborn

Im Rahmen der Entwicklung ultraschallbasierter Messsysteme kommen Kunststoffe zum Einsatz, deren komplexe mechanische und akustische Eigenschaften charakterisiert werden müssen. Die Herausforderung bei der Beschreibung von Polymeren liegt in ihrem stark anisotropen und viskoelastischen Verhalten. Daher lassen diese sich akkurat nur durch mehrere frequenz- und temperaturabhängige Parameter abbilden. In standardisierten Messverfahren werden diese Parameter bislang nur (quasi-) statisch bestimmt; die Ergebnisse lassen sich nicht ohne weiteres auf das Verhalten im Ultraschallbereich übertragen. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wird ein wellenbasiertes Messsystem zur Materialcharakterisierung von Polymeren entwickelt. Durch Transmissionsmessungen an hohlzylindrischen Probekörpern kann bei bekanntem Sendesignal und gemessenem Ausgangssignal durch einen Vergleich mit einem Simulationsmodell mittels numerischer Optimierungsalgorithmen auf die akustischen Eigenschaften des Wellenleiters geschlossen werden.

Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit der Universität Paderborn, Fachgebiet Elektrische Messtechnik (Prof. Bernd Henning) durchgeführt und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Projektlaufzeit: 2019 bis 2021

Ansprechpartner: Herr Dr. Hauke Gravenkamp

Dezember 2017 Forschungsvorhaben „Numerische Modellierung thermisch induzierter Rissausbreitung“

Rapide Temperaturänderungen führen zu thermisch induzierten Spannungen, die Schädigungsprozesse hervorrufen und beschleunigen können. Entwickelt werden effiziente Simulationswerkzeuge zur Vorhersage des Rissfortschritts infolge derartiger Prozesse. Hierbei werden ein globales Modell auf der Grundlage der “Scaled Boundary Finite Element Method” (SBFEM) und ein  lokales, thermoelastisches Zwei-Feld-Schädigungsmodell miteinander gekoppelt. Weiterhin werden geeignete Fehlerschätzer entwickelt, um die Anzahl der Freiheitsgrade zu optimieren.

Das Forschungsvorhaben wird in Zusammenarbeit mit Herrn Prof. Christian Meyer, Fakultät für Mathematik, Technische Universität Dortmund, und Frau Dr. Fleurianne Bertrand, Fakultät für Mathematik, Universität Duisburg-Essen, durchgeführt und vom Mercator Research Center Ruhr (MERCUR) gefördert.

Projektlaufzeit: 01.04.2018 bis 30.09.2019

Ansprechpartner: Frau Prof. Carolin Birk, Herr Dr. César Andrés Polindara López

Juli 2017 Dr. Hauke Gravenkamp wird Mitglied der Gobal Young Faculty V

In der Auswahlsitzung vom 14.07.2017 wurde Herr Dr. rer. nat. Hauke Gravenkamp, Postdoktorand am Fachgebiet Statik und Dynamik der Flächentragwerke, als wissenschaftliches Mitglied der Global Young Faculty V (2017-2019) gewählt.  Die Global Young Faculty ist eine Initiative der Stiftung Mercator in Zusammenarbeit mit der Universitätsallianz Ruhr. Im fünften Jahrgang der Initiative wurden 43 herausragende Nachwuchswissenschaftler/innen und 7 junge Vertreter und Vertreterinnen regionaler Wirtschaftsunternehmen ausgewählt, um sich zu vernetzen und gemeinsam in fünf interdisziplinären Arbeitsgruppen zu wirken.