Einfluss der Temperatur auf die Materialparameter von Papier in einer thermo-hygro-mechanischen Simulation

Papier ist ein vielseitiges Material, das bereits seit Jahrtausenden Verwendung findet. Dieses aus nachwachsenden Rohstoffen her-gestellte Produkt gibt allerdings nach wie vor viele Rätsel auf. Eines davon kennt man aus dem Alltag mit Tintenstrahldruckern. Die Wärmeentwicklung und der Feuchtigkeitseintrag während des Druckens führt oft zu ungewollter Papierwellung ("paper curl"), die zu einem Papierstau und somit zu einem Druckabbruch führen kann.

Am Institut für Festigkeitslehre wurde ein hygro-thermo-mechanisches Modell für große Verformungen entwickelt, das die mechanische Verformung eines Papierbogens mit der Diffusion von Wasser (Hauptbestandteil von Tinte) und der Wärmeleitung koppelt. Das Modell wurde in einer thermodynamisch-konsistenten Weise aufgestellt und seine Parameter können durch einen Abgleich mit Experimenten bestimmt werden.

Aufgabenbereiche:
•    Einarbeitung in die Theorie des bestehenden Modells und des bestehenden FE-Programms in Python (intensive Betreuung und Arbeitsplatz am Institut gegeben)
•    Erarbeitung des Einflusses der Materialparameter und deren Bestimmung durch Abgleich mit vorhandenen experimentellen Daten


Vorkenntnisse:
•    LV über Kontinuumsmechanik (z.B. Nichtlineare Festkörpermechanik I) und LV über Finite Elemente Methode besucht
•    Etwas Erfahrung mit Programmieren (treffender: Freude an der numerischen Umsetzung)


Start und Ort der Arbeit: Circa Januar 2022 am Institut für Festigkeitslehre, TU Graz
Die Masterarbeit wird bezahlt (Anstellung im „CD-Labor für Faserquellung und deren Effekt auf die Papiereigenschaften“). Mehr Information auf Anfrage.
 


Kontakt:
Assoc.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Manfred Ulz
Institut für Festigkeitslehre
Kopernikusgasse 24/I
8010 Graz
manfred.ulznoSpam@tugraz.at