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Prof. Dr. Romana Piat
- Scientific Employee / Heisenberg Fellowship
- Office Hours: At any time. Please arrange for an appointment in advance.
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Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Kaiserstraße 10
Gebäude: 10.23
76131 Karlsruhe
Curriculum Vitae
09/1981-06/1986
|
Besuch der Staatsuniversität in der Fachrichtung Mathematik, L´viv (Ukraine) Qualifikation: Mathematik-Lehrerin (Fachrichtung „Angewandte Mathematik und Mechanik“) Abschluss: mit Auszeichnung Dipl.- Mathematikerin in der Fachrichtung „Mathematische Modellierung von mathematisch-physikalischen Prozessen“ |
01/1986-07/1997 |
Ingenieurin des Institutes der Mechanik und Mathematik (Bereich der Bruchmechanik und der angewandten Mathematik) |
11/1988-10/1989 | Staatsprüfungen zur Erlangung der Qualifikation Mechanikerin |
11/1989-10/1992 | Doktorandin des Instituts für angewandte Probleme der Mechanik und Mathematik, L´viv (Ukraine) |
07/1994
|
Abschluss: „Doktor der mathematisch-physikalischen Wissenschaften“ Promotion im Bereich der Mechanik Titel: „Spannungszustand geschlossener zylindrischer Schalen mit Oberflächenrisse“ |
01/1986-06/1996 | Wissenschaftliche Mitarbeiterin des Institutes der Mechanik und Mathematik |
06/1996 | Umzug nach Deutschland |
07/1996-06/1997 | Besuch eines Intensivsprachkurses in Deutsch in Volkshochschule Freiburg i. Br. (Deutschland) |
10/1997-02/2000 | Besuch von Kursen zur Vertiefung der Sprachkenntnisse in Deutsch und Englisch an der Universität Freiburg i. Br. |
10/1997-05/1998 | Besuch des Institut Français de Mécanique Avancee (Clermont-Ferrand, Frankreich) |
03/2000 bis 06/2009 |
Projektarbeit im Rahmen des SFB 551:
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02/2006-03/2006 | Forschungsaufenthalt am Institut Français de Mécanique Avancee (Clermont-Ferrand, Frankreich) |
ab 01.07.2009 | Heiseberg-Stipendiatin zur Thematik: Mikrostrukturmodellierung und –optimierung Schmelzinfiltrierter Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe, Universität Karlsruhe |
24.08.-28.08.2009 | Forschungsaufenthalt an der Technische Universität von Dänemark (Lyngby) in der Forschungsgruppe von Prof. O. Sigmund (Spezialisierung in Mikrostrukturoptimierung) |
22.09 -08.10.2009 | Forschungsaufenthalt an der Universität von New Hampshire in der Forschungsgruppe von Prof. I. Tsukrov (Spezialisierung in Mikromechanik) |
Ab 02/2010 | Heisenberg Forschungsgruppenleiterin |
13.03-20.03.2010 | Forschungsaufenthalt an der Ben-Gurion University of the Negev (Israel) in der Forschungsgruppe von Prof. Z. Yosibash (Fachgebiet p-FEM, Biomechanik und Bruchmechanik) |
29.01-04.02.2011 | Forschungsaufenthalt an der Universität von New Hampshire in der Forschungsgruppen von Prof. I. Tsukrov und Prof. T. Gross |
Focus of Research
Forschung / Projekte
Mikrostrukturmodellierung und –optimierung schmelzinfiltrierter Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe
(Microstructural modeling and optimization of metal matrix composites)
Projekt:
Numerische Mikrostrukturoptimierung Schmelzinfiltrierter Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe
Zusammenfassung:
Es soll eine numerische Zweiskalenmethode zur Mikrostrukturoptimierung von Mikroproben und Bauteilen aus schmelzinfiltriertem Metall-Keramik-Verbundwerkstoff mit maximaler makroskopischer Steifigkeit unter quasistatischer mechanischer Belastung entwickelt werden. Die makroskopische Modellierung erfolgt mittels der FE-Methode. Jeder Integrationspunkt im Element, das aus mehreren Domänen (aus Gebieten gleicher Orientierung und Geometrie der Einschlüsse) besteht, stellt die Mikrostruktur auf der Mikroebene dar. Die effektive Steifigkeit der Mikrostruktur auf der Mikroebene unter Wirkung der makroskopischen Verzerrungen wird mittels mikromechanischer Zwei-Schritt-Homogenisierungsverfahren bestimmt. Das inelastische Materialverhalten der einzelnen Materialphasen wird inkrementell durch entsprechende Materialgesetze bei der Bestimmung der Tangentesteifigkeit der einzelnen Domäne im ersten Homogenisierungsschritt berücksichtigt. Die effektive Steifigkeit im Integrationspunkt wird im zweiten Homogenisierungsschritt bestimmt. Die Beschränkungen auf Design-Variablen der Optimierung sollen aus den statistischen Untersuchungen der Mikrostruktur und aus Kenntnissen über den Herstellungsprozess definiert werden. Die Lösung des Optimierungsproblems soll iterativ zuerst für ein einfaches Problem und dann für eine kappenförmige Prothese erfolgen. Zur Bestimmung der Materialgesetze für einzelne Phasen sowie zur Verifikation der Mikrostrukturmodellierung und Optimierung werden zahlreiche vorhandene experimentelle Daten aus Untersuchungen der Mikro- und Makroproben sowie aus FE-Modellen der realen Mikrostruktur eingebracht.
Typische Mikrostruktur der schmelzinfiltrierten Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe (Aufnahmen von S. Roy IWK1)
Berechnete optimale Domäne und Keramik Verteilungen für eine Probe unter 4-Punkt-Biegeversuch
a) Schematische Darstellung des 4-Punkt-Biegeversuchs und von einzelner Domäne mit Orientierung alpha
b) Optimierte Mikrostruktur mit minimaler Nachgiebigkeit: Domäne- und Keramikverteilung innerhalb der 2D Mikrostruktur
Mehr dazu in
R. Piat, Y. Sinchuk, M. Vasoya, O. Sigmund, Minimal compliance design for metal-ceramic composites based structures, eingereicht bei Acta Materialia.
Mikrostruktur Charakterisierung und Modellierung von CFC Verbundwerkstoffen
Projekt:
Materials Worlds Network: Multi-Scale Study of Chemical Vapor Infiltrated C/C Composites
[link]
Studies and Teachings
Sommersemester 2007
- Workshop: Arbeitstechniken für den Maschinenbau, "Näherungsverfahren der Festkörpermechanik"
Wintersemester 2006/2007:
- Vorlesung: Mathematische Methoden der Festigkeitslehre (MMF)
Sommersemester 2006:
- Vorlesung : FEM:Berechnungen in der Konstruktion auf UNIX-Arbeitsplatzrechner
- Vorlesung : Mathematische Methoden der Strukturmechanik
Wintersemester 2005/2006:
- Vorlesung: Mathematische Methoden der Festigkeitslehre (früher Elastostatik)
- Vorlesung : Höhere Technische Festigkeitslehre (Vorlesungen und Übungen)
Sommersemester 2005:
- Vorlesung : FEM:Berechnungen in der Konstruktion auf UNIX-Arbeitsplatzrechner
- Vorlesung : Mathematische Methoden der Strukturmechanik
Wintersemester 2004/2005:
- Vorlesung: Mathematische Methoden der Elastostatik
- Vorlesung : Höhere Technische Festigkeitslehre
Sommersemester 2004:
- Vorlesung: Mathematische Methoden der Strukturmechanik
- Seminar für Doktoranden zum Fachgebiet "Rechnerunterstützte Mechanik"
Wintersemester 2003/2004:
- Vorlesung: Mathematische Methoden der Elastostatik
- Übung: Höhere Technische Festigkeitslehre
Sommersemester 2003:
- Vorlesung : FEM:Berechnungen in der Konstruktion auf UNIX-Arbeitsplatzrechner
- Vorlesung : Mathematische Methoden der Strukturmechanik
Wintersemester 2002/2003:
- Vorlesung : Höhere Technische Festigkeitslehre
- Vorlesung : Mathematische Methoden der Elastostatik
Sommersemester 2002:
- Vorlesung / Übung: Mathematische Methoden der Strukturmechanik
Wintersemester 2001/2002:
- Vorlesung: FEM:Berechnungen in der Konstruktion auf UNIX-Arbeitsplatzrechnern
- Übung: RUM I - Rechnerunterstützte Mechanik I
Sommersemester 2001:
- Übung: RUM II - Rechnerunterstützte Mechanik II
Wintersemester 2000/2001:
- Übung: HTF
Studien- und Diplomarbeiten
Studien- und Diplomarbeiten (Institut für Technische Mechanik)
Laufende und abgeschlossene Arbeiten:
Intership Projects
In Kooperation mit dem IFMA Clermont-Ferrand, Frankreich
M. Guichard: "Micromechanical modeling of melt-infiltrated metal-ceramic composites", 2007.
Studienarbeiten (Betreuer: Dr. Romana Piat, Prof.-Dr.-Ing. Thomas Böhlke (ab 2007))
- Studienarbeit von Yinan Zuo: „Zweidimensionale Modellierung der Rissausbreitung mittels der FEM“, 2008.
- Studienarbeit von Frau M. Syha: "Mikromechanische Modellierung einer CVI-infiltrierten 3D-Kohlenstofffaser-Preform", 2007.
- Studienarbeit von Herrn P. Megyesi: "Metallographic analysis and modeling of 2D crack propagation in porous carbon-carbon composites", 2007.
- Studienarbeit von Herrn B. Hack: "Untersuchung der Schädigungsentwicklung in CVI-infiltriertem C-Filz unter thermischer Belastung“, 2006.
Diplomarbeiten (Betreuer: Dr. Romana Piat, Prof.-Dr.-Ing. Thomas Böhlke (ab 2007))
- Diplomarbeit von Frau R. Rieck: "Mikrostrukturbasierte Finite-Element-Simulation eines 4-Punkt-Biegeversuchs", 2007.
- Diplomarbeit von Herrn M. Heyd (gemeinsame Betretung mit LuK LLC USA): „Cumulative Damage for Clutch Cover Tab", 2007.
- Diplomarbeit von Frau T. Shrinivasa: „Nano to micro material modelling of carbon-carbon composites and investigation of a macro model for electromagnetic heating”, 2006.
- Diplomarbeit von Frau C. Brunon: „Untersuchung der Reibung zwischen den Pyrokohlenstoffschichten in CFC-Verbundwerkstoffen“, 2005.
- Diplomarbeit von Herrn M. Cinmay R. Gadre: „Aspects of modeling of carbon/carbon composites at micro and macro levels“, 2005.
- Diplomarbeit von Herrn A. Moracis (gemeinsame Betreuung mit Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine der Universität Karlsruhe): „Bruchmechanische Bewertung von strumpfgestoßenen Hohlprofilen“, 2005.
- Diplomarbeit von Herrn N. Bronzel (gemeinsame Betreuung mit Freudenberg Forschungsdienste): „Abschätzung der Lebensdauer von Elastomerbauteilen unter mehrachsigen Lastkollektiven“, 2004.
- Diplomarbeit von Herrn N. Mladenov: „Bestimmung der Materialparameter des infiltrierten C/C Filzes“, 2004.
- Diplomarbeit von Herrn M. Boljen (gemeinsame Betreuung mit EADS Deutschland GmbH, München): „Materialmodellierung und Impaktsimulation eines sekundären Außenhautelements“, 2004.
- Diplomarbeit von Frau K. Kadechka (gemeinsame Betreuung mit Robert Bosch Stuttgart): „Finite-Elemente-Analyse von Klebverbindungen“, 2002.
- Diplomarbeit von Frau Hayen Yu (gemeinsame Betreuung mit Robert Bosch Bühl): „Erstellung eines Kriteriumkatalogs zur Auswahl geeigneter Elemente zur Diskretisierung von Kunststoffzargen am Beispiel einer Standard- und einer Strukturzarge unter Verwendung der Finite-Element-Methode“, 2002.
Beteiligung an der Betreuung der Doktorarbeit
Doktorarbeit von Herrn. J. Novak (gemeinsame Betreuung mit Prof. Tsukrov, University of New Hampshire, Mechanical Engineering, USA): „Effective elastic properties of two-dimensional solids with inhomogeneities of irregular shapes“, 2004.
Zur Zeit arbeitet Dr. J. Novak als Ausbilder und Konsultant bei „SolidWorks Corporation, COSMOS Analysis Division”.
Meine Beteiligung an der Betreuung dieser Doktorarbeit war in der letzten Phase der Arbeit und betraf die Anwendung und Ausarbeitung der entwickelten theoretischen Methoden für bestimmte Materialien, Mikrostruktur-Untersuchung und experimentelle Verifikation der Ergebnisse.