Abstract
Gewebte Verbundwerkstoffe finden in diversen Industriezweigen breite Anwendung und zeichnen sich insbesondere durch ihre Fähigkeit aus, bei Impakt-Ereignissen erhebliche Energiemengen zu absorbieren. Trotz intensiver Forschung in den letzten Jahrzehnten zur Bestimmung ihrer Eigenschaften stellt das Fehlen eines präzisen Versagenskriteriums eine bedeutende Herausforderung bei der genauen Vorhersage ihres Versagensverhaltens dar. Dies erschwert die exakte Bestimmung der Crashsicherheit großer Strukturen. Zudem mangelt es an öffentlich zugänglichen experimentellen Daten für gewebte Verbundwerkstoffe, die für die Entwicklung entsprechender Versagenskriterien unerlässlich sind. Diese Arbeit präsentiert eine experimentelle und analytische Studie als nächsten Schritt zur Behebung dieser Mängel. Nach einer ausführlichen Übersicht bestehender Versagenskriterien für faserverstärkte Verbundwerkstoffe folgt eine umfangreiche experimentelle Testkampagne. Diese untersucht das Versagen eines Luftfahrtindustrie-zertifizierten, gewebten, duroplastischen, kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoffes sowohl in der Ebene als auch in Dickenrichtung. Die Tests wurden unter Zug- und Druckbelastung für verschiedene Probengeometrien in Achsrichtung und diversen Winkeln dazu durchgeführt. Diese sollten das Verständnis des Versagens bei kombinierten Belastungsszenarien verbessern und den Mangel an experimentellen Daten in der Literatur reduzieren. Es wird eine modifizierte Version des Rolfes-Versagenskriteriums für orthogonal gewebte Verbundwerkstoffe vorgeschlagen. Diese basiert auf einem reduzierten Satz erforderlicher Spannungszustände und entsprechender Versagensfestigkeiten, was eine allgemeinere Bestimmung der Versagensfunktion, bei verringerter Anzahl an erforderlichen Experimenten, ermöglicht. Die Versagensoberfläche des modifizierten Kriteriums wird anhand der erhaltenen experimentellen Daten bewertet und seine Leistung überprüft, wobei sowohl Stärken als auch Schwächen festgestellt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass das vorgeschlagene Versagenskriterium weiterer Verbesserungen bedarf. Während es eine akzeptable Grundlage für die Vorhersage des Versagens in der Ebene bildet, sind erhebliche Anpassungen nötig, um das Verhalten bei Versagen in Dickenrichtung sowie unter biaxialer Beanspruchung angemessen approximieren zu können. Diese Anpassungen sind für die Anwendung des Kriteriums zur Vorhersage des Materialversagens von kohlenstofffaserverstärkten orthogonal gewebten Verbundwerkstoffen unerlässlich. Die identifizierten Einschränkungen unterstreichen die Notwendigkeit weiterer experimenteller Versuche zur besseren Erfassung dreidimensionaler Versagenszustände, die mit den bisherigen Experimenten nur unzureichend abgedeckt wurden.
Titel in Übersetzung | Versagen von orthogonal gewebten Verbundwerkstoffen |
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Originalsprache | Englisch |
Qualifikation | Dipl.-Ing. |
Gradverleihende Hochschule |
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Betreuer/-in / Berater/-in |
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Datum der Bewilligung | 18 Okt. 2024 |
DOIs | |
Publikationsstatus | Veröffentlicht - 2024 |
Bibliographische Notiz
nicht gesperrtSchlagwörter
- orthogonal
- gewebt
- Verbundwerkstoffe
- Versagenskriterium
- Materialcharakterisierung
- Tests in der Ebene
- Tests in Dickenrichtung
- abgeschrägte Schutzplättchen
- 5-Harness Satin
- außeraxial
- Reibung
- Combined Loading Compression
- kohlenstofffaserverstärktes Polymer