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Discrete element simulation of transverse cracking during the pyrolysis of carbon fibre reinforced plastics to carbon/carbon composites

Wittel, F. K. und Schulte-Fischedick, J. und Kun, F. und Kröplin, B.-H. und Frieß, M. (2003) Discrete element simulation of transverse cracking during the pyrolysis of carbon fibre reinforced plastics to carbon/carbon composites. Computational Materials Science, 28 (1), Seiten 1-15.

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Kurzfassung

The fracture behavior of ber-ceramics like carbon/carbon–silicon carbide strongly depends on the initial damage arising during the production process. We study the transverse cracking of the 90 ply in ½0=90S crossply laminates due to the thermochemical degradation of the matrix material during the carbonization process by means of a discrete element method. The crack morphology strongly depends on the ber–matrix interface properties, the transverse ply thickness as well as on the carbonization process itself. To model the 90 ply a two-dimensional triangular lattice of springs is constructed where nodes of the lattice represent bers. Springs with random breaking thresholds model the disordered matrix material and interfaces. The spring-lattice is coupled by interface springs to two rigid bars which capture the two 0 plies or adjacent sublaminates in the model. Molecular dynamics simulation is used to follow the time evolution of the model system. It was found that under gradual heating of the specimen, after some distributed cracking, segmentation cracks occur in the 90 ply which then develop into a saturated state where the ply cannot support additional load. The dependence of the microstructure of damage on the ply thickness and on the disorder in spring properties is also studied. Crack density and porosity of the system are monitored as a function of the temperature and compared to an analytic approach and experiments.

Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen: LIDO-Berichtsjahr=2003,
Titel:Discrete element simulation of transverse cracking during the pyrolysis of carbon fibre reinforced plastics to carbon/carbon composites
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-Adresse der Autoren
Wittel, F. K.ISD, Uni Stuttgart
Schulte-Fischedick, J.NICHT SPEZIFIZIERT
Kun, F.Uni Debrecen, Ungarn
Kröplin, B.-H.ISD, Uni Stuttgart
Frieß, M.NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2003
Erschienen in:Computational Materials Science
Referierte Publikation:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:28
Seitenbereich:Seiten 1-15
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Discrete element model; Numerical simulation; Composite material; Pyrolysis; Thermal degradation
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:NICHT SPEZIFIZIERT
HGF - Programmthema:NICHT SPEZIFIZIERT
DLR - Schwerpunkt:keine Zuordnung
DLR - Forschungsgebiet:NICHT SPEZIFIZIERT
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):NICHT SPEZIFIZIERT
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung
Hinterlegt von: elib DLR-Beauftragter
Hinterlegt am:16 Sep 2005
Letzte Änderung:14 Jan 2010 13:09

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