Materialverhalten von Faserverbundwerkstoffen unter dreidimensionalen Belastungen

Abstract

Das Material- und Versagensverhalten von Faserverbundwerkstoffen unter statischen Belastungen ist komplex. Die Materialeigenschaften sind von unterschiedlichen lokalen Schädigungen geprägt. Schliffbildanalysen zeigen sehr frühzeitige Schädigungsinitiierungen, ohne einen Lastabfall innerhalb der Lastverschiebungskurve. Innerhalb von Krafteinleitungsbereichen sind vor allem interlaminare Eigenschaften zwischen den Einzelschichten bestimmend. Um diese Materialeigenschaften experimentell bestimmen zu können, wird ein neuartiges Prüfkonzept vorgestellt. Dieser Prüfaufbau bestimmt kombinierte sowie einzelne interlaminare Kennwerte eines bidirektionalen Mehrschichtverbundes. Die Bestimmung interlaminarer Materialkennwerte ermöglicht die Entwicklung eines neuartigen Schädigungsmodells. Aufbauend auf einer bekannten Schädigungshypothese werden Versagensphänomene innerhalb der Einzelschichten und der Grenzschicht modelliert. Damit wird das Verhalten dickwandiger Laminate durch dreidimensionale Finite Elemente analysierbar. Dieser Ansatz bietet den Vorteil, dass Grenzschichten nicht einzeln diskretisiert werden müssen. Dadurch reduzieren sich die Modellgröße und der Rechenaufwand.