Experimentelle und numerische Untersuchungen von CFK mit herstellungsbedingten Fehlstellen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden herstellungsbedingte Fehlstellen und Defekte in Kohlenstofffaser verstärkten Laminaten (CFK) experimentell sowie analytisch und numerisch untersucht. Das Ziel besteht in einer quantitativen Bewertung der zu erwartenden Restfestigkeit des Laminates. Die behandelten Defekte sind Faserwelligkeiten und Porositäten. Faserwelligkeiten können die Zug-festigkeit eines Laminates herab setzen. Außerdem kann eine global einachsige Belastung lokal zu einem mehrachsigen Spannungszustand führen, was zu Spannungskonzentrationen und damit einher gehend zu Anrissen im Laminat führen kann. Lufteinschlüsse oder Poren bedingen eine Faserumlagerung entlang der Poren, was ebenfalls zu Spannungskonzentrationen sowie zu ge-schwächten Laminaten führt. Mithilfe von experimentellen Versuchen sowie mikroskopischen und computertomographischen Messmethoden werden die Defekte quantifiziert und numerische Be-rechnungsmodelle auf der Basis der Methode der finiten Elemente (FEM) abgeleitet.