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Eignungsuntersuchung des Vier-Punkt-Biegeversuchs zur Bestimmung der Festigkeitseigeschaften in Dickenrichtung von gewinkelten multidirektionalen Kohlenstofffaser-Kunststoffverbunden

Jauken, Helge and Petersen, Enno (2017) Eignungsuntersuchung des Vier-Punkt-Biegeversuchs zur Bestimmung der Festigkeitseigeschaften in Dickenrichtung von gewinkelten multidirektionalen Kohlenstofffaser-Kunststoffverbunden. Other. DLR-Interner Bericht. DLR-IB-FA-BS-2017-90, 61 S.

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Abstract

Ziel der Arbeit ist die Anwendbarkeitsprüfung des Vier-Punkt-Biegeversuchs zur Festigkeits-bestimmung von multidirektionalen, gewinkelten Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen in Dickenrichtung. Dazu wird die Spannungs- und Dehnungsberechnung von multidirektionalen, gewinkelten Laminaten analytisch hergeleitet, um die Spannung in Dickenrichtung zu beurteilen. Mithilfe des Versagensmodells nach PUCK und den Festigkeitswerten der Einzellagen wird die Lami-nat-Biegefestigkeit bestimmt. Zur Validierung der Herleitung werden lineare 2D- und nichtlineare 3D-FEM Berechnungen durchgeführt sowie anschließend im mechanischen Laborversuch überprüft. Die Dehnungen werden mittels eines optischen Messsystems an der Außenkante radial und tangential ein-zelschichtauflösend gemessen. Das beschriebene Prepreg-Fertigungsverfahren unter Verwendung eines zweiteiligen Werk-zeuges ermöglicht die Erstellung einwandfreier Proben in Übereinstimmung mit der Norm ASTM 6415. Im Ergebnis stimmt die analytische Herleitung sehr gut mit der linearen 2D-FEM Berechnung überein. Die Dehnungsmessungen bestätigen ebenfalls qualitativ sowie im Rahmen der Messunsicherheiten auch quantitativ das Ergebnis. Das Versagensmodell nach PUCK be-stimmt, je nach Laminataufbau, die Festigkeit mit einer Abweichung von 2 % bis 30 % und teilweise abweichende Schadensursachen, sodass ein Versuch zur Biegefestigkeitsbeurtei-lung multidirektionaler Laminate derzeit notwendig ist. Abschließend wird festgestellt, dass der Vier-Punkt-Biegeversuch ohne Einwände zur Fest-stellung der Biegefestigkeit an den erstellten Proben geeignet ist. Die Biegefestigkeit kann aus den Messdaten bestimmt werden und das Bauteilversagen setzt reproduzierbar sowie ausschließlich im Bereich der Krümmung Winkels ein.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/112980/
Document Type:Monograph (DLR-Interner Bericht, Other)
Title:Eignungsuntersuchung des Vier-Punkt-Biegeversuchs zur Bestimmung der Festigkeitseigeschaften in Dickenrichtung von gewinkelten multidirektionalen Kohlenstofffaser-Kunststoffverbunden
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Jauken, HelgeLeibniz Universität HannoverUNSPECIFIED
Petersen, Ennoenno.petersen (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1488-5618
Date:May 2017
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:61
Status:Published
Keywords:CFK, Delamination, Unfolding, multidirektional orthotrop gekrümmter Winkel, Festigkeit in Dickenrichtung, Vier-Punkt-Biegeversuch, Spannungs- und Dehnungsberechnung nach LEKHNITSKII, Versagensmodell nach PUCK
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Space
HGF - Program Themes:Space Transport
DLR - Research area:Raumfahrt
DLR - Program:R RP - Raumtransport
DLR - Research theme (Project):R - Leitprojekt - Forschungsverbund Oberstufe
Location: Braunschweig
Institutes and Institutions:Institute of Composite Structures and Adaptive Systems > Functional Lightweight Structures
Deposited By: Böhringer-Thelen, Isolde
Deposited On:18 Aug 2017 07:25
Last Modified:18 Aug 2017 07:25

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