TY - THES

T1 - Simulation einer Nanoindentation in das idealisierte Modell ('staggered-model'=gestaffelt aufgebautes Modell) eines biologischen Materials (Knochen, Dentin, Perlmutt,...) mit Hilfe des FEM-Paketes "ABAQUS"

AU - Mayer, Florian

N1 - gesperrt bis null

PY - 2007

Y1 - 2007

N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Simulation einer Nanoindentation in einen Verbundwerkstoff, dessen Aufbau dem idealisierten Modell für biologische Materialien (staggered model) entspricht. Eine Nanoindentation ist eine Härteeindruckmessung vergleichbar dem Verfahren nach Rockwell jedoch im Bereich von Nanometern meist mit einer dreiseitigen Berkovich-Pyramide zur Bestimmung einer Kraft-Eindringtiefen-Kurve. Mittels solcher Kurven kann die Härte sowie der Indentationsmodul eines Materials ermittelt werden, welche im Falle eines Knochens Vergleichs-Materialkennwerte zur Beurteilung der Knochenqualität darstellen. Ziel der Arbeit ist es, neben der Untersuchung des Spannungsfeldes unter der Indenterspitze mit Hilfe des FEM-Paketes ABAQUS, die Härte sowie den Indentationsmodul laut Oliver / Pharr zu ermitteln und diesen mit vorliegenden Messergebnissen bzw. Literaturdaten zu vergleichen. Es werden unterschiedliche Verfahrensrouten und Programmadaptierungen verwendet um ein optimales Vergleichsergebnis zu gewährleisten. Wie gezeigt wird, lassen sich mit den zur Verfügung stehenden Ressourcen mittels des Programmpakets ABAQUS für die gewählten Materialdaten derzeit noch keine aussagekräftigen Simulationsergebnisse erhalten.

AB - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Simulation einer Nanoindentation in einen Verbundwerkstoff, dessen Aufbau dem idealisierten Modell für biologische Materialien (staggered model) entspricht. Eine Nanoindentation ist eine Härteeindruckmessung vergleichbar dem Verfahren nach Rockwell jedoch im Bereich von Nanometern meist mit einer dreiseitigen Berkovich-Pyramide zur Bestimmung einer Kraft-Eindringtiefen-Kurve. Mittels solcher Kurven kann die Härte sowie der Indentationsmodul eines Materials ermittelt werden, welche im Falle eines Knochens Vergleichs-Materialkennwerte zur Beurteilung der Knochenqualität darstellen. Ziel der Arbeit ist es, neben der Untersuchung des Spannungsfeldes unter der Indenterspitze mit Hilfe des FEM-Paketes ABAQUS, die Härte sowie den Indentationsmodul laut Oliver / Pharr zu ermitteln und diesen mit vorliegenden Messergebnissen bzw. Literaturdaten zu vergleichen. Es werden unterschiedliche Verfahrensrouten und Programmadaptierungen verwendet um ein optimales Vergleichsergebnis zu gewährleisten. Wie gezeigt wird, lassen sich mit den zur Verfügung stehenden Ressourcen mittels des Programmpakets ABAQUS für die gewählten Materialdaten derzeit noch keine aussagekräftigen Simulationsergebnisse erhalten.

KW - Simulation Finite Element Methode (FEM) ABAQUS Nanoindentation Indentationsmodul Eindringversuch Kraft-Eindringtiefen-Kurve Oliver/Pharr staggered Model Knochen Biomaterials Verbundmaterial C++

KW - Quellcode C++

KW - Netzgenerierung

KW - Simulation Finite Element Methode (FEM) ABAQUS Nanoindentation Indentation modulus load-displacement-curve Oliver/Pharr staggered model bone bio material composit material C++

KW - source code C++

KW - mesh generation

M3 - Diplomarbeit

ER -