Abschlussarbeiten

Bachelor- und Masterthemen

Im Rahmen der BSc und MSc Studiengänge des Fachbereichs 13 und des Studienbereichs Mechanik können Abschlussarbeiten am Fachgebiet Werkstoffmechanik geschrieben werden.

Nachfolgende Themen sind momentan am Fachgebiet zu vergeben. Auf Anfrage können aber auch eigene Themen eingebracht werden. Abschlussarbeiten mit Industriebeteiligung sind nach Absprache ebenfalls möglich.

Bei Interesse melden Sie sich bitte bei Herrn M.Sc. Aris Tsakmakis (tsakmakis@wm.tu-darmstadt.de).

Bachelorthemen für 6 CP (Bauingenieure)

Gesammelte Themen als PDF

Simulation der Belastung von Eisenbahnbrücken


Eisenbahnbrücken erfahren in der Praxis nicht nur statische Belastungen infolge ihres Eigengewichtes, zusätzlich wirken durch Zugüberfahrten auch wechselnde Belastungen auf das System.

Im Rahmen einer Bachelorthesis sollen diese wechselnden Belastungen näher untersucht werden. Dabei steht neben der analytischen Berechnung auch der Bau eines Demonstrators im Vordergrund, durch den die verschiedenen Belastungen und Verformungen gemessen und quantifiziert werden sollen.

Simulation der Belastungen von Windkraftanlagen


Windkraftanlagen erfahren in der Praxis nicht nur statische Belastungen infolge ihres Eigengewichtes, zusätzlich wirken durch Windlasten auch wechselnde Belastungen auf das System.

Im Rahmen einer Bachelorthesis sollen diese wechselnden Belastungen näher untersucht werden. Dabei stehen neben der analytischen Berechnung auch der Bau eines Demonstrators und die Simulation typischer Windbelas-tungen im Vordergrund, durch den die verschiedenen Belastungen und Verformungen gemessen und quantifiziert werden sollen.

Simulation der Belastungen von Windkraftanlagen im Meer

Alternative Energien stehen seit dem Fukushima-Unglück mehr und mehr im Fokus der Öffentlichkeit. Gerade Windkraftanlagen wurden seitdem vermehrt in Küstennähe gebaut. Auf solche Windkraftanlagen wirken neben den wechselnden Windbelastungen auch Wechselbelastungen infolge des Meeres. Ebbe und Flut, stürmische und ruhige See führen hier zu sehr unterschiedlichen Belastungsszenarien.

Im Rahmen einer Bachelorthesis sollen diese wechselnden Belastungen näher untersucht werden. Dabei stehen neben der analytischen Berechnung auch der Bau eines Demonstrators und die Simulation typischer Belas-tungsszenarien im Vordergrund, durch den die verschiedenen Belastungen und Verformungen gemessen und quantifiziert werden sollen.
Bachelorthemen für 12 – 15 CP (Mechaniker und sonstige)

Gesammelte Themen als PDF

Vergleich zweier Beanspruchungsgrößen zur Bewertung von mehrachsigen zyklischen Beanspruchungen

Zur Bewertung der Schwingbeanspruchung von Bauteilen wird häufig die elastisch-plastische Dehnungsschwingweite in Kerben (z. B. an Schweißnähten) herangezogen. In den Kerben herrscht dabei in der Regel ein mehrachsiger Spannungs- und Dehnungszustand. Um die Beanspruchung des Materials bei verschiedenen Dehnungszuständen vergleichen zu können, muss ein geeignetes Verfahren gewählt werden, mit dem die einzelnen Dehnungskomponenten in der Kerbe in eine einzelne skalare Größe überführt werden können.

Innerhalb einer Abschlussarbeit sollen zwei verschiedene Beanspruchungsgrößen zur Bewertung der Schwingbeanspruchung numerisch verglichen werden. Beide basieren auf plastischen Vergleichsdehnungen gemäß der Gestaltänderungshypothese.

Umntersuchung und Weiterentwicklung von Optimierungsverfahren zur Schätzung von Werkstoffkennwerten

Zur Darstellung des Materialverhaltens mehrachsig zyklisch beanspruchter Werkstoffe werden komplizierte Materialmodelle benötigt, die in der Lage sind, das mehrachsige, elastisch-plastische Spannungs-Dehnungs-Verhalten geeignet abzubilden.

Im Rahmen einer Bachelorthesis soll sich in ein vorgegebenes Materialmodell ausführlich eingearbeitet werden. Hierbei soll ein besonderer Fokus auf die Herleitung der entsprechenden Materialparameter aus einachsigen Werkstoffmodellen gelegt werden. Die Abschätzung der Materialparameter soll mit geeigneten Optimierungsverfahren erfolgen.

Simulation der Belastung von Eisenbahnbrücken


Eisenbahnbrücken erfahren in der Praxis nicht nur statische Belastungen infolge ihres Eigengewichtes, zusätzlich wirken durch Zugüberfahrten auch wechselnde Belastungen auf das System.

Im Rahmen einer Bachelorthesis sollen diese wechselnden Belastungen
näher untersucht werden. Dabei steht neben der analytischen Berechnung auch der Bau eines Demonstrators im Vordergrund, durch den die verschiedenen Belastungen und Verformungen gemessen und quantifiziert werden sollen.
Masterthemen 24 – 30 CP (Bauingenieure, Mechaniker und sonstige)

Gesammelte Themen als PDF

Bewertungen von Bauteillebensdauern auf Grundlage der neuen FKM-Richtlinie nichtlinear

Kurzbeschreibung:
  • Einarbeitung in die kommende ?FKM-Richtlinie
  • ANSYS und ABAQUS
  • Hohe Industrierelevanz

Untersuchungen zur Anrisslebensdauer oberflächenbehandelter Proben

Kurzbeschreibung:
  • Experimentelle Versuche ausführen, dokumentieren und auswerten
  • Vergleich mit FE-Ergebnissen und Literatur

Untersuchungen zum Einfluss der dicken Randschicht auf das zyklische Materialverhalten von Maschinenbauteilen

Kurzbeschreibung:
  • Numerische Simulationen in ABAQUS oder ANSYS
  • Vergleich mit experimentellen Ergebnissen und Literatur

Untersuchungen zur Anrisslebensdauer elektropolierter Proben

Kurzbeschreibung:
  • Experimente mit polierten Proben unterschiedlicher Polierverfahren
  • Quantifizierung des Einflusses des Polierverfahrens auf die Lebensdauer

Untersuchungen zur Anrisslebensdauer mehrachsig nichtproportional beanspruchter Bauteile

Kurzbeschreibung:
  • Mehrdimensionale Materialmodelle analytisch und numerisch untersuchen
  • Vergleich mit experimenteller Datenbasis
  • ANSYS oder ABAQUS

Bewertung der zusätzlichen Schädigung eines thermo-mechanisch beanspruchten Rohrbauteils durch Kriechen aufgrund von überlagerter Innendruckbelastung

Kurzbeschreibung:

  • Literatur: Thermomechanische Ermüdung, Materialverhalten / -modelle, Kriechen
  • Praxis: Gekoppelte thermische und mechanische FE-Simulation (Ansys o. Abaqus)
  • Ziel: Abschätzen der Schädigung durch Kriechen
Masterarbeit mit kraftwerkstechnischem Kontext

Kurzbeschreibung:

  • Komponenten der Kraftwerkstechnik und des chemischen Apparatebaus unterliegen wiederholten thermischen und mechanischen Beanspruchungen
    • Transport flüssiger und gasförmiger Medien variierender Temperaturen und Drücke
  • Betreiber solcher Anlagen erhoffen sich durch Monitoring ihrer Komponenten Rückschlüsse auf die Schädigung ziehen zu können
    • Verarbeitung langer Last-Zeitreihen
  • Verfahren zur Bestimmung der lokalen Beanspruchung: Schnell und konservativ (Ke-Verfahren) oder realistisch und nicht durchführbar (elastisch-plastische FE-Berechnung)
  • Ziel: Entwicklung eines Näherungsverfahrens, welches mit vertretbarem Rechenaufwand realistische Ergebnisse liefert
Algorithmus zur Rückrechnung von mech. konsistenten Spannungs- und Dehnungs-Verläufen aus lin. Verläufen

Kurzbeschreibung:

Für die Schädigungsbewertung von Kraftwerkskomponenten sollen neue Methoden angewandt werden, hierfür ist es erforderlich aus bekannten Daten neue Eingabeparameter zu generieren. Aus linearisierten Spannungsverläufen sollen unter Berücksichtigung von Randbedingungen die mechanisch konsistenten mehrachsigen Spannungsverläufe rückgerechnet werden.
Näherungsverfahren für thermisch induzierte elastisch-plastische Beanspruchungen

Kurzbeschreibung:

  • Implementierung elastisch-plastischer Materialmodelle
  • Optimierung und Weiterentwicklung vorhandener Algorithmen
  • Anbindung und Vergleich mit vorhandenen Regelwerken
Konkurrierende Versagensorte

Kurzbeschreibung:

Bei gekerbten Bauteilen ist anzunehmen, dass unter zyklischer Beanspruchung das Versagen im gekerbten Bereich eintritt. Allerdings trifft diese Annahme nicht immer zu, da auch in ungekerbten Bereichen Anrisse auftreten können, die letztlich zum Versagen führen. Grund hierfür sind unter anderem Größeneinflüsse.

Um das geschilderte Verhalten abhängig von der Lasthöhe zu untersuchen, sollen bruchmechanische Methoden bemüht werden.
Überprüfung eines Materialmodells für zyklische Plastizität auf thermodynamische Konsistenz

Kurzbeschreibung:

  • Einarbeitung in die Theorie des Materialmodells
  • Einarbeitung in die Theorie zyklischer Plastizität und in die Thermodynamik
  • Überprüfung des Materialmodells auf thermodynamische Konsistenz (analytisch)
  • Kooperation mit FG Kontinuumsmechanik
Evolution von Fließflächen

Kurzbeschreibung:

  • Einarbeitung in die Plastizitätstheorie
  • Literaturstudie zum Thema formative Verfestigung
  • Entwicklung entsprechender Konstitutivgleichungen
  • Kooperation mit FG Kontinuumsmechanik
Entwicklung eines Algorithmus „Cyclic Jump“ zur vereinfachten Auswertung der Zustandsgrößen von zyklisch belasteten Strukturen

Kurzbeschreibung:

  • FE-Software Abaqus
  • Einsatz von zyklischen elastisch-plastischen Materialmodellen
  • Anwendungsmöglichkeiten und Übertragungsmöglichkeiten auf komplizierte Modelle untersuchen