Eigenspannungen beim Abkühlen umgeformter, endlosfaserverstärkter Thermoplaste

Abstract

Eine Methode zur Vorhersage makroskopischer innerer Spannungen in endlosfaserverstärkten Thermoplastlaminaten, hervorgerufen durch den Herstellungsprozeß, wird beschrieben. Die Berechnung der inneren Spannungen basiert auf einem transversalisotropen Laminatmodell und berücksichtigt mechanische und thermische Materialeigenschaften und die Lagenorientierung. Zur Beschreibung plastischer und viskoplastischer Effekte mittels endochroner Plastizitätstheorie werden temperaturabhängige Relaxionsfunktionen verwendet. Zum Zwecke der Parameteridentifikation werden die Verformungen eines schmalen Probenkörpers aus dem zu untersuchenden Laminat über einen Temperaturverlauf, identisch mit dem des Herstellungsprozesses, beobachtet. Ein Algorithmus zur Parameteridentifikation wird hergeleitet, der das inverse Problem, aus den gemessenen Verformungen die Eingangsparameter der endochronen Teorie zu bestimmen, löst. Die Vorgehensweise basiert auf der Idee der Tomographie, wie sie in der Medizin angewendet wird. Die resultierenden Modellvorhersagen stehen in guter Übereinstimmung mit experimentell bestimmten inneren Spannungen, gemessen anhand des Sprinkbackwinkels eines unidirektionalen kohlefaserverstärkten Laminats mit Polyetheretherketon-Matrix (AS4/PEEK) nach dem Öffnen der Form.