Erarbeitung einer Modellierungsstrategie für die progressive Schädigungsanalyse von druckbelasteten Prüfkörpern aus faserverstärktem Kunststoff unter Berücksichtigung intralaminarer Plastizität

Abstract

Die Masterarbeit befasst sich mit der Entwicklung einer effizienten Modellierungsstrategie zur progressiven Schädigungsanalyse von druckbelasteten Prüfkörpern aus faserverstärktem Kunststoff unter besonderer Berücksichtigung intralaminarer Plastizität. Ziel ist es, das experimentell beobachtete nichtlineare Materialverhalten von CFK-Laminaten auf Couponebene realistisch numerisch abzubilden und die Prognosegüte bestehender Materialmodelle zu verbessern.

Hierzu wird ein dreidimensionales elastoplastisches Kontinuumsschädigungsmodell auf Basis eines CDM-Ansatzes verwendet und in einer VUMAT-Subroutine implementiert. Das Modell kombiniert ein matrixdominiertes Plastizitätsmodell mit mechanismenbasierten Versagenskriterien (u. a. nach Cuntze) und einer dehnungsgesteuerten Schadensprogression. Die Arbeit untersucht systematisch den Einfluss der Berücksichtigung plastischer Effekte, der Elementwahl sowie der Vernetzungsstrategie auf das numerische Ergebnis.

Die Verifikation erfolgt anhand von 1-Element-Versuchen, die Validierung anhand von Off-Axis-Compression- (OAC) und Open-Hole-Compression- (OHC) Prüfkörpern aus dem Referenzwerkstoff IM7/8552. Die Ergebnisse zeigen, dass die Einbeziehung intralaminarer Plastizität die Übereinstimmung zwischen Simulation und Experiment deutlich verbessert. Abschließend werden praxisnahe Handlungsempfehlungen für eine robuste und recheneffiziente Modellierung abgeleitet.