neues physikalisch basiertes Versagenskriterium für schwach 3D-verstärkte FaserverbundlaminateEin

Juhasz, Thomas, Janos

doi:10.24355/dbbs.084-200511080100-553

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Ein neues physikalisch basiertes Versagenskriterium für schwach 3D-verstärkte Faserverbundlaminate

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Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Versagensanalyse einer speziellen Konfiguration 3D-verstärkter Faserkunststoffverbunde unter quasistatischer Belastung, für die bisher keine fundierten Versagenskriterien existieren. Diese Konfiguration besteht aus Faserkunststoffverbunden aus unidirektionalen Schichten mit hoher intralaminarer Faserdichte und zusätzlichen, zu den Schichten orthogonalen Faserverstärkungen relativ geringer Faserdichte. Aus werkstoffmechanischer, technologischer und wirtschaftlicher Sicht ist diese Art 3D-verstärkter Faserkunststoffverbunde besonders vorteilhaft und wird deshalb häufig für praktische Anwendungen eingesetzt werden. Ein Versuchskonzept, mit dem eine näherungsweise Ermittlung des Festigkeitsspektrums zusätzlich orthogonal verstärkter unidirektionaler Schichten möglich ist, wird vorgestellt. Auf Grundlage der damit erzielten experimentellen Daten wird ein existierendes, physikalisch basiertes Versagenskriterium durch Einführung eines neuen Festigkeitsmodells auf Werkstoffe des genannten Typs adaptiert. Das neue Kriterium wird in einen Postprozessor für ein Finite Element Programm implementiert und steht so für künftige Rechnungen und einen Vergleich mit zusätzlichen Versuchsergebnissen, die für eine weitere Verifikation notwendig sind, zur Verfügung.

This work contributes to the failure analysis of a special configuration of 3D fibre reinforced plastics under quasistatic loads, for which no well founded failure criteria do exist up to now. This configuration is composed of unidirectional layers with a high in-plane fibre density and additional fibre reinforcements perpendicular to the layers with a relatively low fibre density. This kind of 3D fibre reinforced plastics is especially advantageous from a material-mechanical, technological and economical point of view and will therefore be used frequently in practical applications. An experimental concept to determine the strength spectrum of additionally perpendicular reinforced unidirectional layers approximately is presented. On the basis of the experimental data obtained with this concept an existing, physically based criterion is adapted to materials of the type defined above by development of a new strength model. The new criterion is implemented in a postprocessor for a finite element program and can thus be used for future calculations and comparisons with additional experimental results, which are necessary for a further verification of the criterion.