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Festigkeitsanalyse
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Entwicklung physikalisch begründeter Versagenskriterien für 3D-Faser-Kunststoff-Verbunde



Versagen
Die Spannungsanalyse von Faser-Kunststoff-Verbunden mittels FEM-Systemen hat mittlerweile einen hohen qualitativen Stand erreicht. Infolge guter mathematisch-physikalischer Modellbildung und der darauf aufbauenden speziellen finiten Elemente ist die Berechnung von dreidimensionalen Verzerrungs- und Spannungszuständen mit hoher Genauigkeit möglich (vgl. "Effiziente Querspannungsberechnung in doppelt gekrümmten Faserverbundschalen ").

Im Vergleich dazu besteht noch großer Forschungsbedarf bei der Bewertung dieser Belastungszustände. Ob ein gegebener Spannungszustand, der oft mit erheblichem Rechenaufwand ermittelt wurde, zum Versagen des Verbundes führt oder nicht, wurde oftmals mittels einfacher Kriterien beurteilt, die der Realität nur bedingt entsprechen. Erst in jüngster Zeit sind physikalisch begründete, dem Problemkreis angemessene Versagenskriterien für unidirektionale Schichten von Faser-Kunststoff-Verbunden verfügbar geworden. Bei zunehmendem Einsatz dieser Verbunde in teilweise neuen Anwendungsgebieten treten jedoch immer häufiger auch Applikationen auf, die eine zusätzliche Verstärkung durch Fasern nicht nur innerhalb unidirektionaler Schichten von Faser-Kunststoff-Verbunden, sondern auch in interlaminarer Richtung senkrecht zu diesen unidirektionalen Schichten erfordern. Durch Verwendung solcher "3D-Verbunde" lässt sich die Delaminationsgefahr entscheidend verringern.

Das Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik des DLR beschäftigt sich einerseits damit, die in der Anwendung oft noch recht komplexen physikalisch begründeten Versagenskriterien für unidirektionale Faser-Kunststoff-Verbunde praktikabel zu machen und in FEM-Anwendungen wie TRAVEST (pdf, 364kB) zu implementieren. Andererseits wird an der Entwicklung und Validierung von Versagenskriterien für 3D-Verbunde gearbeitet.


Kontakt
Dr.-Ing. Alexander Kling
Leiter Strukturmechanik

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik
, Strukturmechanik
Braunschweig

Tel.: +49 531 295-2288

Fax: +49 531 295-2232

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Effiziente Querspannungsberechnung in doppelt gekrümmten Faserverbundschalen mit der erweiterten 2D-Methode
Downloads
TRAVEST (0,36 MB)
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