Ruhr-Universität Bochum

    Mechanik - Materialtheorie
    Gebäude IC Fachnr. 15
    Universitätsstraße 150
    44801 Bochum

    Telefon: +49 (02 34) 32 - 26025 Telefax: +49 (02 34) 32 - 14154 E-Mail: mechmat(at)rub.de



    Bild Dr. Junker

    PD Dr.-Ing. Philipp Junker

    Gruppenleiter

    Telefon (+49)(0)234 / 32 - 26026
    Fax (+49)(0)234 / 32 - 14154
    Raum IC 03-555
    E-Mailphilipp.junker@rub.de



    Lehrveranstaltungen

    Vorlesungen:

    • Grundlagen der FE-Technologie, MB Bachelor, BI Master, WS 2012/13, Wahlpflichtfach
    • Finite-Element-Technology, CompEng Master, SS 2013, Wahlfach
    • Grundlagen der FEM, MB Bachelor, BI Master, WS 2012/13 - WS 2014/15, Wahlpfichtfach
    • Mechanische Grundlagen der Strömungsmaschinen, MB Master, WS 2013/15, WS 2017/18, Wahlfach (neu konzipierte Vorlesung)
    • Mechanik A, BI + UTRM Bachelor, WS 2014/15, Pflichtfach
    • Mechanik B, BI + UTRM Bachelor, SS 2015, Pflichtfach
    • Mechanik C, MB Bachelor, BI Master, WS 2016/18, (Wahl-)Pflichtfach
    • Kontinuumsmechanik, MB Bachelor, WS 2016/17, Wahlpflichtfach
    • Mechanik B, MB + BI + UTRM Bachelor, SS 2017, Pflichtfach
    • Einführung in die Materialmodellierung, MB Bachelor, SS 2017, Wahlfach
    • Plastizität und Materialschädigung, MB + BI Master, SS 2018, Wahlfach
    • Technische Mechanik I, MB Bachelor, WS 2015/16, Pflichtfach, Bergische Universität Wuppertal
    • Technische Mechanik II, MB Bachelor, SS 2016, Pflichtfach, Bergische Universität Wuppertal
    • Technische Mechanik III, MB Bachelor, WS 2015/16, Pflichtfach, Bergische Universität Wuppertal
    • Nicht-lineare FEM, MB Master, WS 2015/16, Pflichtfach, Bergische Universität Wuppertal
    • Mechanik I, MB Sicherheitstechnik, SS 2016, Pflichtfach, Bergische Universität Wuppertal

    Sonstiges:

    • Betreuung von Studien-, Projekt-, Semester-, Diplom-, Bachelor-, Masterarbeiten
    • Mitbetreuung des Messtechnischen Laborpraktikums
    • MathePraxis-Projekt: Schwingungsdämpfung (SS 2012, SS 2013)
    • Girl's Day-Projekt: Erdbeben kontrollieren - warum manche Gebäude einstürzen und andere nicht


    Forschung

    Formgedächtnislegierungen

    • Thermo-mechanisch gekoppelte Materialmodellierung von ein- und polykristallinen Formgedächtnislegierungen inklusive funktionaler Ermüdung mittels energetischer Prinzipien
    • Analyse der Dissipation von Phasentransformationen in Formgedächtnislegierungen zur Bestimmung universeller Modellparameter in Kooperation mit Werkstoffwissenschaftlern an der Ruhr-Universität Bochum
    • Entwicklung effizienter Simulationsstrategien für Bauteile aus Formgedächtnislegierungen u.a. unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode

    Schädigung

    • Simulation von Schädigungsprozessen auf der Mikro- und Makroebene
    • Entwicklung numerisch günstiger Regularisierungsmethoden zur Vermeidung von Netzabhängigkeiten in Finite-Elemente-Simulationen
    • Kopplung von Schädigung an weitere mikrostrukturelle Prozesse wie bspw. Plastizität, Ver-festigung und Phasentransformationen

    Topologie-Optimierung

    • Entwicklung variationeller Wachstumsansätze zur Optimierung von mikro- und makroskopischen Topologien
    • Entwicklung neuer und numerisch günstiger Konzepte zur Vermeidung von Checkerboard-Problemen
    • Simulation optimaler Strukturen wie bspw. in der Bauteilauslegung, für Komposittopologien und von Strukturen unter dynamischen Lasten

    Stochastisches Materialverhalten

    • Anwendung stochastischer Reihenentwicklungen zur Modellierung des stochastische Verhaltens elastischer Materialien
    • Verwendung von Relaxierungsmethoden zur Vermeidung komplexer Finite-Elemente-Formulierungen
    • Erweiterung der Methoden auf Materialien mit inelastischem Verhalten

    Industriekooperationen

    ComMaSIM UG (hb.)

    • Dr. Philipp Junker gründete 2010 die Complex Materials Simulations UG (hb.) zusammen mit Prof. Dr. K. Hackl vom Lehrstuhl für Mechanik-Materialtheorie. Die ComMaSIM vertreibt effiziente, realistische und anwenderfreundliche Modelle für Formgedächtnislegierungen.
      In diesem Zusammenhang werden auch UMAT-Tools für ABAQUS entwickelt.

    Weitere Kooperationen

    • Admedes CmbH (Anwender des ComMaSIM-Materialmodells)
    • Fraunhofer IWU Dresden
    • CADFEM (Vetreiber von ANSYS)
    • VDI
    • weitere

    Sonstiges

    • Mitglied im Pumpenzentrum der RUB.
    • Mitglied im Materials Research Department der RUB.
    • Berufenes Mitglied im Richtlinienausschauss VDI GPP FA708 Formgedächtnistechnologie - VDI 2205, Sektionsleiter Simulation.
    • Gutachter für European Journal of Engineering Education, International Journal of Solids and Structures, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Archives of Mechanics.
    • Ausgewähltes Mitglied der RUB Research School


    Publikationen

    Begutachtete Veröffentlichungen

    Peer-reviewed

    • Mosler J, Langenfeld K, Junker P. Quasi-brittle damage modeling based on incremental energy relaxation combined with a viscous-type regularization. Continuum Mechanics and Thermodynamics, akzeptiert (2018).
    • Junker P, Nagel J. An analytical approach to modeling the stochastic behavior of viscous materials. ZAMM – Journal of Applied Mathematics and Mechanics, akzeptiert (2018).
    • Jantos DR, Junker P, Hackl K. Optimized growth and reorientation of anisotropic material based on evolution equations. Computational Mechanics, akzeptiert (2017).
    • Junker P, Hempel P. Numerical Study of the Plasticity-Induced Stabilization Effect on Martensitic Transformations in Shape Memory Alloys. Shape Memory and Superelasticity, 3(4): 422 – 430 (2017).
    • Schürmann U, Chluba C, Wolff N, Smazna D, Lima Miranda R, Junker P, Adelung R, Quandt E, Kienle L. Functional NiTi Grids for in situ straining in the TEM. Ultramicroscopy, 182: 10 – 16 (2017).
    • Waimann J, Junker P, Hackl K. Modeling the cyclic behavior of shape memory alloys. Shape Memory and Superelasticity, Shape Memory and Superelasticity, 3(2): 124 – 138 (2017).
    • Junker P, Kochmann D. Damage-induced mechanical damping in phase-transforming composites materials. International Journal of Solids and Structures, 113: 132 – 146 (2017).
    • Junker P, Schwarz S, Makowski J, Hackl K. A relaxation-based approach to damage modeling. Continuum Mechanics and Thermodynamics, 29(1): 391-310 (2017).
    • Jantos DR, Junker P, Hackl K. An evolutionary topology optimization approach with variationally controlled growth. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 310: 780 – 801 (2016).
    • Junker P, Hackl K. Calibration and Finite Element Implementation of an Energy-Based Material Model for Shape Memory Alloys. Shape Memory and Superelasticity, 1-7 (2016).
    • Junker P, Hackl K. A discontinuous phase field approach to variational topology optimization. Structural and Multidisciplinary Optimization, 1-14 (2016).
    • Waimann J, Junker P, Hackl K. A variational material model for the transformation induced plasticity in polycrystalline steels. Journal of the Mechanical Behavior of Materials, 24.5-6: 153 – 159 (2015).
    • Waimann J, Junker P, Hackl K. A coupled dissipation functional for modeling the functional fatigue in poly-crystalline shape memory alloys. European Journal of Mechanics – A/Solids 55: 110 – 121 (2015).
    • Günther C, Junker P, Hackl K. A variational viscosity-limit approach to the evolution of microstructures in finite crystal plasticity. Proceedings of the Royal Society A 471(2180) (2015).
    • Junker P, Jaeger S, Kastner O, Eggeler G, Hackl K. Variational prediction of the mechanical behavior of shape memory alloys based on thermal experiments. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 80: 86—102 (2015).
    • Junker P, Hackl K. A variational growth approach to topology opimization. Structural and Multidisciplinary Optimization 52 (2): 293—304 (2015).
    • Rooch A, Junker P, Härterich J, Hackl K. Linking mathematics to engineering applications at an early stage - implementation, experimental setup and evaluation of a pilot project. European Journal of Engineering Education, 1—20 (2015).
    • Junker P. An accurate, fast and stable material model for shape memory alloys. Smart Materials and Structures 23 (11): 115010 (2014).
    • Junker P, Hackl K. A thermo-mechanically coupled field model for shape memory alloys. Continuum Mechanics and Thermodynamics, 26 (6): 859—877 (2014).
    • Junker P. A novel approach to representative orientation distribution functions for modeling and simulation of polycrystalline shape memory alloys. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 98 (11): 799—818 (2014).
    • Le K C, Junker P. A thermodynamically consistent model of static and dynamic recrystallization. Archive of Applied Mechanics 84 (9-11): 1441—1451 (2014).
    • Junker P, Makowski J, Hackl K. The principle of the minimum of the dissipation potential for non-isothermal processes. Continuum Mechanics and Thermodynamics, 26 (3): 259—268 (2014).
    • Junker P, Hackl K. A condensed variational model for thermo-mechanically coupled phase transformation in polycrystalline shape memory alloys. Journal of the Mechanical Behavior of Materials, 22 (3-4): 111—118 (2013).
    • Hackl K, Junker P, Heinen R. Variational modeling of shape memory alloys - an overview. International Journal of Materials Research, 102 (6): 643—651 (2011).
    • Junker P, Hackl K. About the influence of heat conductivity on the mechanical behavior of polycrystalline shape memory alloys. International Journal Of Structural Changes In Solids, 3: 49—62 (2011).
    • Junker P, Hackl K. Finite element simulations of poly-crystalline shape memory alloys based on a micromechanical model. Computational Mechanics, 47: 505—517 (2011).
    • Junker P, Hackl K. On the numerical simulation of material inhomogeneities due to martensitic phase transformations in poly-crystals. EDP Science ESOMAT, 2009, art: 03007 (2009).

    VDI-Richtlinien

    • Böhm A, (...), Junker P, et al. Produktentwicklung mit Formgedächtnislegierungen (FGL) – Konstruktion und Entwicklungskonzepte. VDI-Richtlinie 2248 Blatt 5. Weißdruck.
    • Böhm A, (...), Junker P, et al. Produktentwicklung mit Formgedächtnislegierungen (FGL) – Modellierung und Simulation. VDI-Richtlinie 2248 Blatt 4. Weißdruck.
    • Böhm A, (...), Junker P, et al. Produktentwicklung mit Formgedächtnislegierungen (FGL) – Prüf- und Messmethoden. VDI-Richtlinie 2248 Blatt 3. Weißdruck.
    • Böhm A, (...), Junker P, et al. Produktentwicklung mit Formgedächtnislegierungen (FGL) – Werkstoffauswahl und Nomenklatur. VDI-Richtlinie 2248 Blatt 2. Weißdruck.
    • Böhm A, (...), Junker P, et al. Produktentwicklung mit Formgedächtnislegierungen (FGL) – Grundlagen und Anwendungsbeispiele. VDI-Richtlinie 2248 Blatt 1. Weißdruck.

    Proceedings

    • Schwarz S, Junker P, Hackl K. The coupling of plasticity with a relaxation-based approach to damage modeling, Proc. Appl. Math. Mech. 17.1: 275 – 276 (2017).
    • Junker P, Nagel J. On a relaxation approach to modeling the stochastic behavior of elastic materials, Proc. Appl. Math. Mech. 17.1: 419 – 420 (2017).
    • Jantos DR, Junker P, Hackl K. Topology and material orientation optimization of anisotropic material based on evolution equations, Proc. Appl. Math. Mech. 17.1: 739 – 740 (2017).
    • Waimann J, Junker P, Hackl K. Finite element implementation and simulation of the functional fatigue in shape memory alloys. Proc. Appl. Math. Mech. 17.1: 479 – 480 (2017).
    • Nagel J, Junker P. Modeling the behavior of elastic materials with structures microstructure. Conference on Computational Plasticity, COMPLAS: 296 – 307 (2017).
    • Junker P, Jantos DR, Hackl K. A variational growth approach to topology optimization. Conference on Computational Plasticity, COMPLAS: 235 – 246 (2017).
    • Schwarz S, Junker P, Hackl K. A relaxation-based approach to damage modeling. Proc. Appl. Math. Mech. 16.1: 173 – 174 (2016).
    • Jantos DR, Junker P, Hackl K. An evolution equation based approach to topology optimization. Proc. Appl. Math. Mech. 16.1: 693 – 694 (2016).
    • Waimann J, Junker P, Hackl K. A variational model for the functional fatigue in polycrystalline shape memory alloys. Proc. Appl. Math. Mech. 16.1: 405 – 406 (2016).
    • Pöhl F, Schwarz S, Junker P, Hackl K, Theisen W. Indentation and scratch testing – experiment and simulation. International Conference on Stone and Concrete Machining (ICSCM) Vol. 3 (2015).
    • Günther C, Junker P, Hackl K. Modeling the evolution of microstructures in finite plasticity. Proc. Appl. Math. Mech. 15 (1): 297 – 298 (2015).
    • Schwarz S, Junker P, Hackl K. A regularization approach for damage models based on a displacement gradient. Proc. Appl. Math. Mech. 15 (1): 151 – 152 (2015).
    • Waimann J, Junker P, Hackl K. A micromechanical model for the transformation induced plasticity in polycrystalline steels. Proc. Appl. Math. Mech. 15 (1): 371 – 372 (2015).
    • Waimann J, Junker P, Hackl K. Functional Fatigue in polycrystalline Shape Memory Alloys. Proc. Appl. Math. Mech. 14 (1): 371—372 (2014).
    • Schwarz S, Junker P, Hackl K. Modeling and Simulation of Damage Processes based on a Gradient-Enhanced Free Energy Function. Proc. Appl. Math. Mech. 14 (1): 151—152 (2014).
    • Junker P, Hackl K. On the interrelation between dissipation and chemical energies in modeling shape memory alloys. Proc. Appl. Math. Mech. 12 (1): 35—36 (2012).
    • Junker P, Hackl K. Simulation of pseudo-plasticity in shape-memory-alloys. Proc. Appl. Math. Mech. 11 (1): 391—392 (2011).
    • Junker P, Hackl K. On the thermo-mechanically coupled simulation of poly-crystalline Shape Memory Alloys. Proc. Appl. Math. Mech. 10 (1): 295—296 (2010).
    • Junker P, Hackl K. Numerical simulations of poly-crystalline shape-memory alloys based on a micromechanical model. Proc. Appl. Math. Mech. 9 (1): 339—340 (2009).

    Sonstige

    • Immer mit der Ruhe: Schwingungstilgung . (mit A. Rooch u. J. Härterich, erschienen in: Das Mathe-Praxis-Buch: Wie Ingenieure Mathematik anwenden - Projekte für die Bachelor-Phase (Springer-Lehrbuch, 2013) )

    Betreute studentische Arbeiten

    Masterarbeiten

    • G. Jezdan: Numerical Investigation of a Material Model for Solid-Fluid Transition (2017).
    • B. Magnusdottir: A Numerical Analysis on Materials with Stochastic Microstructure (2017).
    • P. Saito: Untersuchung unterschiedlicher Diskretisierungsmethoden von Evolutionsgleichungen (2016).
    • S. Hark: Finite-Elemente-Implementierung eines Kornbildungsmodells (2015).
    • S. Liu: Durchführung einer Literaturrecherche unud Literaturauswertung zur Reibung in Abgasturboladern (extern, 2015).
    • D. Jantos: Analyse und Weiterentwicklung eines variationellen Wachstumsmodells zur Topologieoptimierung (2015).
    • C. Greiwe: Entwicklung eines Konzepts zur Echtzeit-Schätzung modaler Parameter eines schwingenden Rotorblattes (extern, 2014).
    • F. Dia: Modellierung und Simulation des gekoppelten dynamischen Verhaltens von Turbinenschaufel und Turbinengehäuse (2014).
    • J. Waimann: Modellierung der Kopplung von Phasentransformationen und plastischen Deformationen in poly-kristallinen Formgedächtnislegierungen _ (2013).
    • S. Schwarz: Modeling the Coupled Evolution of Phase Fractions and Plastic Strains in Shape Memory Alloys based on Probabilistic Concepts _ (extern, 2013).
    • S. Walter: Stochastische Finite Elemente zur Analyse von nicht-deterministischen mechanischen Einflüssen (2013).
    • T. Kwiatkowski: Anwendung eines Finite-Elemente-Modells zur optimierten Bauteilentwicklung (2013).
    • N. Prajapati: A polycrystalline shape memory alloys model using lamination energies (2009).

    Diplomarbeiten

    • D. Hüggenberg: Entwicklung eines systematischen Ansatzes zur Identifierung relevanter thermomechanischer Belastungen unter Berücksichtigung des Mediumseinflusses auf das Ermüdungsverhalten von druckführenden Koponenten in Kernkraftwerken (extern, 2011).
    • J.A. Meis: Vergleich von phänomenologischen und mikromechanischen Materialmodellen für Formgedächtnislegierungen im Rahmen der Finite-Elemente-Methode (2011)

    Bachelorarbeiten

    • O. Kleinschnittger: Berechnung der thermischen Rotor-Stator-Dehnung eines Einwellen-Radial-Verdichters (extern, 2015).
    • U. Goglian: Anwendung der Finite-Elemente-Methode auf die Dynamik eines ratenabhängigen Materials (2014).
    • S. Hark: Variationelle Modellierung der themo-mechanischen Kopplung bei plastischen Deformationen (2014).
    • M. Hegemann: Ausgewählte Anwendungsbeispiele der stochastischen Finite-Elemente-Methode zur Bestimmung der Varianz von Spannungen _ (2014).
    • C. Sievers: Vergleichende Analyse eines semianalytischen und eines numerischen Berechnungsverfahren für Federn aus Formgedächtnislegierungen (2012).
    • J. Waimann: Implementierung eines gekoppelten thermo-mechanischen Materialmodells im Rahmen der Finite-Elemente Methode (2011).

    Semesterarbeiten

    • M. Karminski: Muffenbewertung an Freileitungen anhand eines exemplarischen Abschnittes der Leitung 1/200 (extern, 2014).
    • G. Birhimeoglu: Parameterstudie für ein Schädigungsmodell im Rahmen _ der FEM _ (2014).
    • E. Karadag: Parameterstudie für ein Schädigungsmodell im Rahmen der FEM (2014).
    • H. Sommer: Implementierung des "Coordinate Speicherverfahrens" in ein Finite Elemente Programm (2012).
    • F. Gutknecht: Numerische Zeitintegration bei dynamischen Problemen (2012).
    • M. Kröger: Ein Vergleich von verschiedenen Materialgesetzen und den aus ihnen resultierenden Spannungsmaßen unter der Annahme hyperelastischen Materialverhaltens (2012).
    • J. Kochmann: Implementierung des Norton-Bailey Power Law im Rahmen der Finite-Elemente Methode (2011).
    • T. Jaskolka: Programmierung und Einbindung eines elasto-plastischen Materialmodells unter Berücksichtigung kinematischer Verfestigung in ein dreidimensionales FE-Programm (2011).