Impactsimulation von Sandwichstrukturen mit CODAC - Studie zu Degradationsmodellen

Abstract

Das am DLR entwickelte FE-Tool CODAC dient der schnellen Simulation des Low-Velocity Impacts auf Strukturen aus Faserverbundwerkstoffen. Für die Erweiterung von CODAC auf die Impactanalyse von Sandwichstrukturen wurden von Kärger und Wetzel (IB 131-2003/44) zwei dreischichtige Schalenelemente entwickelt, die eine effiziente Verformungs- und Spannungsberechnung ermöglichen. Auf der Basis einer guten Approximation der Verformungen und Spannungen soll mit Hilfe von geeigneten Versagenskriterien und Degradationsmodellen das Versagensverhalten der Sandwichstruktur während des Impactvorgangs möglichst realitätsnah beschrieben werden. In dieser Arbeit dient dafür als Vergleichsgrundlage eine Versuchsreihe, die im Rahmen des CORUBA-Projektes EMIR im Herbst 2003 am ILR der TU Dresden durchgeführt wurde. Für den Vergleich von Versuch und Berechnung werden zum einen Kontaktkraft-Zeit- sowie Weg-Zeit-Verläufe, zum anderen die Größen der geschädigten Kern- und Deckschichtbereiche herangezogen. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Untersuchung von Degradationsmodellen für die Versagensmoden, die in Sandwichstrukturen auftreten können (Kerndruck- und Kernschubbruch, Faserbruch, Matrixbruch, Delamination). Bei eingetretener Schädigung werden bestimmte Steifigkeitskomponenten herabgesetzt, und die Auswirkungen auf den Kraft-Zeit-Verlauf sowie die Schadensfläche werden analysiert.