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Dirk Leonhart

• Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung und programmiertechnische Umsetzung mathematischer Modelle und numerischer Methoden zur Berechnung von multipler Rissausbreitung in teil- und vollgesättigten porösen Materialien. Mit dem auf Basis der \(\textit {Extended Finite Element Method}\) (XFEM) implementierten hydro-mechanisch gekoppelten Modell lassen sich die aufgrund von mechanisch oder hydraulisch induzierter Risspropagation zu erwartenden Rissbilder sowie die besonders im Hinblick auf die Dauerhaftigkeit von Bauteilen und Strukturen relevante Degradation der Tragfähigkeit prognostizieren. Basierend auf den im Rahmen dieser Arbeit entwickelten numerischen Methoden und Algorithmen können des Weiteren Voraussagen bezüglich der effektiven Permeabilität eines porösen Materials und des zu erwartenden Schwellenwertes der Perkolation, bei dem sich Risse zu einem interagierenden Netzwerk zusammenschließen, getroffen werden.
• The objective of this work is the development and software implementation of mathematical models and numerical methods for the simulation of multiple crack propagation in partially and fully saturated porous materials. The coupled hydromechanical model presented herein is based on the \(\textit {Extended Finite Element Method}\) (XFEM) and allows for the prognosis of the durability of structures with respect to the degradation of their structural integrity due to cracks induced by mechanical and hydraulic loads. Using the numerical methods and algorithms developed within this work, the effective permeability of a porous material and the threshold value for percolation at which the cracks form a network can be computed.