ISBN 9783868538922

978-3-86853-892-2, Reihe Ingenieurwissenschaften

Peter Seggewiß
Experimentelle und numerische Untersuchung des Verhaltens kohlenstofffaserverstärkter Epoxidmatrix-Systeme unter einseitiger thermischer und gleichzeitiger mechanischer Belastung

249 Seiten, Dissertation Universität der Bundeswehr München (2011), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen Beitrag zur Weiterentwicklung der Analyse des Verhaltens von kohlenstofffaserverstärkten Epoxidmatrix-Systemen unter einseitiger thermischer und gleichzeitiger mechanischer Beanspruchung zu liefern. Dazu werden an zwei repräsentativen Strukturwerkstoffen des Luft- und Raumfahrtbereichs zunächst Materialkenndaten ermittelt und das Aufheiz- und Schädigungsverhalten während thermischer Belastung experimentell untersucht. Anschließend werden die mechanischen Resteigenschaften nach den thermischen Belastungen ermittelt. Um die genauen mechanischen Eigenschaften auch während der thermischen Belastung bestimmen zu können, wird ein neues kombiniertes Versuchsverfahren entwickelt. Abschließend erfolgt die Modellbildung zu dem untersuchten Aufheiz- und Schädigungsverhalten sowie den mechanischen Resteigenschaften. Mit einem dreidimensionalen thermischen Delaminationsmodell und Nutzung der ermittelten Materialkenndaten gelingt eine mit den Versuchsergebnissen übereinstimmende numerische Berechnung des transienten Aufheizverhaltens. Das mechanische Zwei-Lagen-Modell nach Gibson wird um einen Schädigungsparameter für die Delamination erweitert und für längere Belastungszeiten mit hohen Wärmeströmen ein neues Faserschädigungsmodell eingeführt. Mit den drei entwickelten Modellen werden die wichtigsten auftretenden Phänomene der Veränderung der mechanischen Eigenschaften kohlenstofffaserverstärkter Epoxidmatrix-Systeme erfolgreich beschrieben.