Grundlegende und angewandte Forschungen auf den Gebieten Festigkeitslehre und Bruchmechanik zur Beurteilung der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer technischer Konstruktionen aus der Energietechnik, des Montan-Maschinenbaus, der Umwelttechnik und der Mikrosystemtechnik. Weiterentwicklung von Versagenskriterien und bruchmechanischen Bewertungskonzepten.

Theoretische Modellierung und numerische Simulation mikrostruktureller Prozesse der Verformung und des Versagens technischer und geologischer Werkstoffe mit Methoden der Werkstoffmechanik und Schädigungsmechanik. Anwendung zur Beurteilung und Optimierung der Werkstoffeigenschaften bei der Herstellung und unter komplexen technischen Einsatzbedingungen, insbesondere des spröden und duktilen Versagensverhaltens von Metallen, Keramiken und Halbleitern.

Innovative Disziplinen des Maschinenbaus (Mechatronik, Adaptronik, Automatisierungstechnik) zielen auf ein adaptives, selbststeuerndes Verhalten mechanischer Systeme durch Integration sensorischer, aktorischer, regelungstechnischer und mikrotechnischer Komponenten. Diese Entwicklungen werden durch Simulation des gekoppelten mechanischen, thermischen und elektromagnetischen Verhaltens der adaptiven Systeme sowie der eingesetzten intelligenten Werkstoffe unterstützt. Insbesondere wird das Bruch-, Ermüdungs- und Schädigungsverhalten piezoelektrischer und ferroelektrischer Materialien untersucht.

Weiterentwicklung der numerischen Berechnungsverfahren der Festkörpermechanik (Finite-Element-Methode, Boundary-Element-Methode) zur bruchmechanischen Beanspruchungsanalyse, Simulation der Rissausbreitung, Implementierung von Schädigungsgesetzen und zur Behandlung gekoppelter Feldprobleme.

Ziel ist die Bestimmung des Verformungs- und Versagensverhaltens von Werkstoffen mit Hilfe von Kleinstproben im Millimeterbereich, insbesondere dem Small Punch Test. Dies ist notwendig und vorteilhaft, wenn i) wenig Probenmaterial verfügbar ist, ii) hohe Eigenschaftsgradienten bestehen und iii) lokale Informationen benötigt werden. Typische Anwendungsfelder sind Materialien der Mikroelektronik, strahlungsversprödete Stähle, oberflächenbehandelte Metalle, Schweißverbindungen, Dünnschichten oder Verbundwerkstoffe.