Faserbruch-Modellierung zur Berechnung der strukturellen Resttragfähigkeit an einschlag-geschädigten CFK-Strukturen

Abstract

Die vorliegende Arbeit stellt eine FEM-Simulationsmethodik zur Bestimmung der strukturellen Resttragfähigkeit einschlag-geschädigter CFK-Strukturen unter einachsiger Zug- und Druckbeanspruchung vor. Um dieses Ziel zu erreichen, ist ein automatisches Modellierungs-Makro an die Analysefähigkeiten der kommerziell verfügbaren Software Abaqus erweitert und angepasst worden. In diesem Modellierungs-Makro werden die durch den Einschlag entstandenen Schäden (Delaminationen und Faserbrüche) berücksichtigt. Neben dem bereits implementierten interlaminaren Schadensmodell wird im Rahmen dieser Arbeit ein intralaminares Schadensmodell hinzugefügt, dessen Schadensinitiierung auf den Beiträgen von Hashin beruht. Für die Entwicklung des Schadens nach der Initiierung ist ein kontinuumsmechanisches Modell integriert. Da die Initiierung und Entwicklung des Faserbruchs die strukturelle Resttragfähigkeit maßgeblich beeinflussen, werden innerhalb einer Studie die Analysefähigkeit von Abaqus und die Netzabhängigkeit der Ergebnisse überprüft. Die schließlich numerisch ermittelte Resttragfähigkeit, die aus der Last-Verschiebungs-Kurve gewonnen wird, liegt im Bereich von 6% der experimentellen Ergebnisse.