Effects of Static Preloads on the High Velocity Impact Response of Composite Structures

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird das Schädigungsverhalten statisch vorbelasteter Faser-Kunststoff-Verbunde unter Hochgeschwindigkeitsaufprall experimentell und numerisch untersucht. In Aufprallversuchen mit einer Gaskanone im Geschwindigkeitsbereich 70 m/s - 105 m/s wurden flache Kohlefaser-Kunststoff-Verbundproben unter Zug oder Druck einachsig vorbelastet und impaktiert. Im zweiten Teil wird eine Simulationsmethodik zur numerischen Berechnung von Impact auf vorbelastete Schalen beschrieben. Intra-laminare Schädigungsmechanismen werden mit einem Ladevèze-Schädigungsmodell, Delaminationen mit einem Kohäsivzonenmodell beschrieben. Die Möglichkeiten und Grenzen des Simulationsmodells werden im Rahmen einer Validierung mit Versuchsergebnissen diskutiert. Versuchs- als auch Simulationsergebnisse zeigen Einflüsse statischer Vorlasten auf das Schädigungsverhalten von Faser-Kunststoff-Verbunden unter Hochgeschwindigkeitsaufprall, die in der Arbeit auf nichtlineare geometrische Effekte zurückgeführt werden konnten.