Modellierungen des dreidimensionalen Schädigungsverhaltens von Faserverbunden

Abstract

Faserverbundwerkstoffe stellen einen sehr großen Forschungsbereich dar. Innerhalb der Strukturmechanik ist vor allem das Thema der Schädigung sowie deren Entwicklung innerhalb des Werkstoffes interessant. Es gibt viele verschiedene Ansätze zur Berechnung und Bewertung von Schädigungen. Wichtig ist neben der Schadensinitiierung auch die Schadensentwicklung. Um die hervorragenden mechanischen Eigenschaften von Faserverbunden voll auszunutzen, muss auch der Bereich nach Erreichen der Festigkeit betrachtet werden. Somit soll das Spannungs – Dehnungsverhalten bis zum Komplettversagen des Materials berechnet werden können. Die Finite Elemente Methode stellt dabei ein gutes Werkzeug dar, um das Schädigungsverhalten zu ermitteln. Für ebene Belastungsfälle ist die Berechnung der Schadensinitiierung und deren Entwicklung bereits im FEM Programm ABAQUS implementiert. Diese Methode wird im Rahmen der Studienarbeit auf eine räumliche Beanspruchung erweitert. Anschließend werden Simulationen von unidirektionalen Laminaten durchgeführt und mit experimentellen Daten verglichen. Aus den unidirektionalen Schichten wird danach ein multidirektionales Laminat aufgebaut und ebenfalls mit Messdaten verglichen. Dabei soll überprüft werden, ob es möglich ist, das Spannungs – Dehnungsverhalten inklusive Schädigung des multidirektionalen Verbundes mithilfe des Verhaltens der Einzellagen korrekt darzustellen. Die Ansätze liefern dabei gute Ergebnisse, die plausible Schädigungsverläufe darstellen.