Numerische Simulation der Faser-Matrix-Ablösung im Pull-Out-Versuch

Abstract

Die vorliegende Arbeit behandelt die numerische Risssimulation der Faser-MatrixAblösung im Pull-Out-Versuch. Dazu wird zum einen ein Finite-Elemente-Modell mit dem Kohäsiv-Zonen-Ansatz verwendet, zum anderen ein Peridynamik-Modell. Zur Kalibrierung dient ein Referenzexperiment und als Vergleich wird zusätzlich ein analytisches Modell herangezogen. Es wird der Einfluss der Modell- sowie der Materialparameter des FE-Modells auf das Kraft-Weg-Diagramm untersucht. Neben der freien Faserlänge hat die kritische Interfacefestigkeit, die kritische Energiefreisetzungsrate sowie die Interface-Steifigkeit einen großen Einfluss auf die Kraft-Weg-Kurve des Pull-Out-Versuches. Aus der Risssimulation ist erkennbar, dass der Mode I Einfluss auf die Rissinitialisierung hat. Das weitere Risswachstum nach der Initialisierung ist Mode II dominiert. Das FE-Modell kann so kalibriert werden, dass der Rissinitialisierungspunkt und die maximale Kraft mit dem Referenzexperiment übereinstimmen. Mit dem Peridynamik-Modell wird ein vergleichbarer Rissbildungsprozess abgebildet. Sowohl das FE-Modell als auch das PeridynamikModell können die Reibkraft im Interface nicht abbilden.