Numerische Analyse multistabiler Mehrschichtverbunde

Das Phänomen der Multistabilität von unsymmetrischen Mehrschichtverbunden und deren gezielte Auslegung für praxisrelevante Verwendungszwecke werden von Christoph Stehncken grundlegend untersucht. In einer Sensitivitätsanalyse analysiert er numerisch und experimentell die Einflussparameter und zeigt dabei Möglichkeiten zur Maximierung der strukturmechanischen Koppeleffekte auf. Nach einer Effektivitätsbewertung der Aktorik zur gezielten Deformation der Mehrschichtverbunde auf Basis von intelligenten Materialien weist er Wege zur Minimierung des Energiebedarfs durch eine resonanzinitiierte Formumwandlung auf. Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Ergebnisse werden dabei anhand von Beispielen aus dem automobilen Umfeld veranschaulicht und experimentell validiert. Daneben entwickelt Christoph Stehncken eine ökonomisierte Rechenmethodik, mit der sowohl die diversen Gleichgewichtsformen, das dynamische Verhalten als auch die Instabilitätspunkte über eine vereinfachende Nullstellen-Betrachtung der Eigenwerte bei sukzessiver Lastbeaufschlagung bestimmt werden können. Mit den entwickelten Auslegungsmethoden können multistabile Mehrschichtverbunde somit in Zukunft innerhalb der aufgezeigten Anwendungsgrenzen überall dort eingesetzt werden, wo diskrete Gestaltsänderungen zur Erhöhung z. B. der automobilen Leistungsfähigkeit erreicht werden sollen (Diskrete Aerodynamikbeeinflussung durch Ventile, Klappen, Abrisskanten und Spoiler; Substitution konventioneller Mechanikstrukturen wie Schalter; Montage und Transporthilfen, Design-Morphing, u. v. m.).