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Titel
Schädigungs- und Versagensvorhersage von Gewebelaminaten durch mechanismenbasierte Hüllflächen / von Martin Meindlhumer
VerfasserMeindlhumer, Martin
Begutachter / BegutachterinPettermann, Heinz ; Gager, Jakob
Erschienen2013
UmfangIV, 73 Bl. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2013
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Fortschreitende Schädigung / Faser-Kunstsoff-Verbund / Finite Elemente Analyse / Einheitszelle
Schlagwörter (EN)progressive damage and failure / textile composites / fibre reinforced plastics / finite element analysis / unit cell
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-59764 Persistent Identifier (URN)
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Schädigungs- und Versagensvorhersage von Gewebelaminaten durch mechanismenbasierte Hüllflächen [3 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Forderung nach immer effizienteren und leichteren Strukturen erhöht kontinuierlich den Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen. Um deren gesamtes Potential nutzen zu können sind aussagekräftige Berechnugsmodelle notwendig. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Konzepts zur Beurteilung der Materialauslastung von Verbundwerkstoffen im Allgemeinen und Faser-Kunststoff-Verbundlaminaten aus biaxialen Geflechten im Speziellen. Es wird die Idee verfolgt, anhand einer Einheitszelle die Spannungen und Verzerrungen aus der linearen Finiten Elemente Analyse einer Struktur zu beurteilen.

Als Grundlage dient die Verwendung der Finiten Elemente Methode. Durch eine aus Schalenelementen modellierte Einheitszelle ist es möglich effizient nichtlineare Effekte in den Faserbündeln und Matrixtaschen zu berücksichtigen. Zum Einsatz kommem Konstitutivgesetze die Schädigung und Plastizieren zulassen. Es werden skalare Größen definiert denen mechanismenbasierte dissipierte Energien zu Grunde liegen. Diese ermöglichen den Grad der Materialauslastung zu beschreiben. Mittels radialer Belastungspfade verteilt im ebenen Spannungsraum erfolgt zum Einen die Erstellung von Hüllflächen, die ein bestimmtes Niveau an Schädigung oder Plastizieren markieren. Zum Anderen wird die Vorhersage der Reihenfolge des Eintretens vordefinierter Ereignisse möglich.

Abschließend wird eine Strategie entwickelt um den Grad der Materialauslastung in kritische und nicht kritische Zustände einzuteilen. Dabei bedient man sich der Steigung von Verläufen der dissipierten Energieniveaus.

Als Grundlage dienen kraftgesteuerte Analysen. Wegen des nichtlinearen Verhaltens werden diese von den Ergebnissen aus verschiebungsgesteuerten Analysen abweichen. Zusätzlich ist zu betonen, dass die Verwendung anderer Materialgesetze zu abweichenden Resultaten führen kann. Beides ist in weiterführenden Arbeiten zu prüfen.