Numerische Analyse der Schadensausbreitung von Impact-Schäden in Faserverbunden unter zyklischen Lasten

Kurzfassung

Die Analyse der Ausbreitung von Impact-Schäden unter zyklischen Lasten (FAI-Analyse) ist eine komplexe Aufgabe. Viele unterschiedliche Versagensmoden treten auf. Bisher wurden in den FAI-Analysen nur das Delaminationswachstum berücksichtigt, für die das Schadenswachstum unterschätzt wird. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es die Interaktion des Delaminationswachstums und der intralaminaren Ermüdung mit numerischen Methoden zu untersuchen. Dafür wird mit der VCCT und dem Paris-Law ein linear-elastischer Ansatz für das Delaminationswachstum und einen progressives Schadensmodell zur Berücksichtigung intralaminarer Ermüdungsschädigung verwendet. Mit einer Untersuchung an einem Ein-Element-Modell wird ein Funktionsnachweis der Ansatzkopplung erbracht. Für ein reduziertes FAI-Modell kann mit dem gewählten Aufbau keine konvergierte Analyse durchgeführt werden. In den nicht konvergierten Analysen treten alle relevanten Schadensmoden auf und sind bezogen auf die auftretenden Beanspruchungen plausibel. Die fehlende Konvergenz ist hauptsächlich auf die Wahl der Rand und Lastbedingungen zurückzuführen. Daher werden Empfehlungen für ein alternatives Vorgehen für die Aufbringung von Randbedingungen und Lasten erarbeitet. Auch Empfehlungen zur Einstellung des Direct Cyclic-Ansatzes sind ausgefertigt