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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Einfluss des Spannungsverhältnisses und mehrachsiger Spannungszustände auf das Ermüdungsschädigungsverhalten glasfaserverstärkter Kunststoffe

Donnerstag (19.09.2019)
11:00 - 11:30 Uhr Festsaal

Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) finden aufgrund ihrer hohen mechanischen Eigenschaften bei gleichzeitig geringem Gewicht in vielen Bereichen des Maschinenbaus zunehmend Anwendung. Aufgrund komplexer Beanspruchungssituationen werden FKV häufig nicht nur in Richtung der lasttragenden Fasern belastet. Infolgedessen führen im Laufe der Bauteillebensdauer entstehende Risse zum sukzessiven Verlust der Steifigkeit bis zum Totalversagen des Bauteils. Zuverlässige Auslegungs- und Modellierungsstrategien, die nicht nur das Bauteilversagen berücksichtigen, sondern ebenso den Schädigungsverlauf während der Nutzungsdauer abbilden, sind bisher nicht hinreichend etabliert. Gründe dafür sind u.a. der hohe experimentelle Aufwand sowie die oft schwierige Übertragbarkeit der Ergebnisse.

Zur Schaffung einer fundierten Datenbasis wurden daher im Rahmen der hier vorgestellten Arbeiten Ermüdungsversuche an Proben aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) mit konstanter Amplitude und unterschiedlichen Spannungsverhältnissen durchgeführt. Durch Variation der Faserorientierung konnte zudem der Einfluss von Schubspannungen auf das Schädigungsverhalten untersucht werden. Zur kontinuierlichen Schädigungsanalyse wurden Durchlichtfotografien der Proben in regelmäßigen Abständen aufgenommen und mittels eigens entwickelter Auswertealgorithmen bzgl. des Risswachstums in den einzelnen Schichten analysiert.

Die Ergebnisse verdeutlichen den signifikanten Einfluss des Spannungsverhältnisses und der Schubspannungen in den Winkellagen auf die Rissbildung in den analysierten FKV. Dabei zeigt sich, dass mit zunehmendem Spannungsverhältnis (R > 0) sowohl die Rissinitiierung als auch das Risswachstum verzögert sind und Versuche mit Lastrichtungsumkehr (R < 0) die größte Schädigung im Laminat hervorrufen. Aus den erzielten experimentellen Daten lassen sich zudem übergreifende Ansätze zur Beschreibung der Schädigungsinitiierung und -entwicklung bei unterschiedlichen Spannungsverhältnissen und mehrachsigen Spannungszuständen ableiten.

 

Sprecher/Referent:
Gordon Just
Technische Universität Dresden
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Ilja Koch
    Technische Universität Dresden
  • Prof. Dr. Maik Gude
    Technische Universität Dresden