Entwicklung einer Versagenshypothese für textile Faserverbundwerkstoffe

Kurzfassung

Für gewöhnlich werden Kennwerte von Faserverbundwerkstoffen in der Belastungsebene bestimmt und das Werkstoffverhalten analysiert. Da das Tragverhalten dünnwandiger Leichtbaustrukturen hinreichend genau durch zweidimensionale Materialkennwerte beschreibbar ist, haben sich zweidimensionale Festigkeitstheorien in der industriellen Praxis weitestgehend bewährt. Die Tragfähigkeit von Faserverbundwerkstoffen wird aber auch maßgeblich von Delaminationen, also dem Ablösen einzelner Faserschichten voneinander geprägt. Mit vereinfachten zweidimensionalen Festigkeitstheorien allein ist eine delaminationsgefährdete Faserverbundstruktur nicht auslegbar. Mit dreidimensionalen Materialkennwerten, die am DLR in Braunschweig experimentell bestimmt wurden, wird eine Festigkeitshypothese auf Grundlage des Tsai-Wu Kriteriums entworfen, die dreidimensionale Belastungen berücksichtigt. Insbesondere wird dazu eine tetragonale Materialsymmetrie berücksichtigt, wodurch die Anzahl der erforderlichen Materialkennwerte reduziert werden kann. Zusätzlich wird eine Hypothese mit Spannungsinvarianten definiert, die ebenfalls tetragonale Invariantenformulierungen berücksichtigt.