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Einfluß der Mesostruktur auf die Eigenschaften von Faserkeramik

 
: Maschke, H.; Füting, M.; Morawietz, K.; Schäuble, R.; Wagner, S.

Heinrich, J.; Hermel, W.; Ziegler, G.; Riedel, H. ; Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V. -DGM-, Oberursel:
Werkstoffwoche '98. Bd.7: Symposium 9: Keramik. Symposium 14: Simulation Keramik
Weinheim: Wiley-VCH, 1999
ISBN: 3-527-29944-0
S.507-512 : Ill., Lit.
Werkstoffwoche <2, 1998, München>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IWM ()

Abstract
Die makroskopischen Eigenschaften von Keramikmatrix-Langfaserverbunden werden durch Mechanismen bestimmt, die in komplexer Weise von der Materialstruktur abhängen. Entsprechend der hierarchischen Verbundarchitektur tritt unter Beanspruchung eine Hierarchie von Verformungs-, Schädigungs- und Versagensmechanismen in Erscheinung, die empfindlich auf Änderungen von Strukturparametern reagieren. Neben der makroskopisch-phänomenologischen und der mikroskopischen z.B. im Bereich zwischen Einzelfasern und Matrix angesiedelten Betrachtungsebene sind praktisch relevante Faserkeramiken durch ein oder zwei weitere, als mesoskopisch zu bezeichnende Strukturniveaus gekennzeichnet. Dazu gehören z.B. die Ebene der Faserbündel in Gewebelaminaten oder die der Einzellagen in UD-Gelegen. Auf mesoskopischem Strukturniveau erfolgt in Faserverbundwerkstoffen eine tiefgreifende Umverteilung der am Bauteil anliegenden Lasten, und das lokale Versagen ist überschaubar und physikalisch begründbar. Deshalb ist die Untersuchung der Eigenschaften realer Faserkeramikmaterialien von wesentlicher Bedeutung. Das betrifft sowohl die experimentelle Beobachtung der Verformungs-, Schädigungs- und Versagensabläufe als auch deren theoretisch-numerische Modellierung. Der Beitrag stellt ein numerisches Verfahren von Simulation der Schädigungsentwicklung in Faserverbundwerkstoffen mit spröder Matrix vor, das in jedem Schritt die komplette elastische Wechselwirkung innerhalb der gewählten mesostrukturellen Modellebene berücksichtigt. Für einige unterschiedliche Faserkeramikmaterialien werden numerisch simulierte Schädigungsabläufe vorgestellt und mit experimentellen Befunden verglichen, die durch in situ Beobachtung in einem druck -variablen Rasterelektronenmikroskop bei Raumtemperatur und bei hohen Temperaturen gewonnen wurden. Dabei wird auch auf Ergebnisse der licht- und elektronenoptischen Strukturaufklärung Bezug genommen. Anhand der Beispiele wird gezeigt, auf welche Weise die Schädigungsentwicklung in F aserkeramiken von den geometrischen und mechanischen Parametern mesoskopischer Strukturelemente abhängt und daß auf dieser Grundlage umgekehrt auch Parameter der Mesostruktur identifiziert werden können.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/PX-10882.html