Untersuchung der Werkstoffcharakteristik von Glasfaser-Stahllaminaten bei Lochleibungsbeanspruchung

Kurzfassung

Die vorliegende Masterarbeit gibt einen Überblick über die Untersuchungen von Glasfaser-Stahllaminaten bezüglich dem Verhalten unter uniaxialer, quasistatischer Lochleibungsbelastung, um die Effizienz der Strukturkopplung im Wurzelbereich von Windkraftrotorblättern zu erhöhen. Die Basis für diese Untersuchungen bildet eine umfassende Literaturrecherche zum aktuellen Stand der Technik, die insbesondere auf die Werkstofftechnik von Faser-Metall-Laminaten und der Mechanik bei Lochleibungsbeanspruchung eingeht. Es folgt eine erste theoretische Abschät-zung der Materialeigenschaften und die Ausarbeitung eines Konstruktionskonzeptes für den Übergangsbereich bei lokaler Metallhybridisierung. Der Experimentalteil beinhaltet zunächst die Charakterisierung verschiedener Oberflächenvorbe-handlungsverfahren für diese Stahllagen mithilfe von Klebeversuchen. Das ausgewählte System wird anschließend mithilfe bruchmechanischer Untersuchungsmethoden genauer analysiert. Zudem wird ein Fertigungskonzept ausgearbeitet, um die Laminatplatten und letztlich auch die Probekörper mit hinreichend guter Qualität herzustellen. Den Kern der Arbeit stellen quasistati-sche Lochleibungsversuche dar, um die Machbarkeit und das Potenzial der Verstärkung von glasfaserverstärktem Kunststoff durch Stahllagen zu demonstrieren und werkstoffspezifische Einflussfaktoren wie den Metallvolumenanteil, die Faserorientierung und den Diskretisierungsgrad der einzelnen Schichten auf das Lochleibungsverhalten festzustellen. Für ein ausgewähltes Sys-tem werden weitere mechanische Kennwerte bestimmt und das Schädigungsverhalten durch fraktographische Analysen untersucht.