Ein kontinuumsmechanisches Materialmodell für das Verformungs- und Schädigungsverhalten textiler Gewebestrukturen bei dynamischen Lasten

Textile Gewebe sind aufgrund ihrer niedrigen Dichte, ihrer großen Flexibilität und ihrer hohen Zugfestigkeit hervorragend geeignete Materialien für Leichtbaukonstruktionen. Aufgrund der charakteristischen Fadenstruktur ist ihr Verhalten üblicherweise stark durch nichtlineare Merkmale geprägt, welche durch kontinuumsmechanische Materialmodelle bislang nur rudimentär erfasst werden können. In der vorliegenden Arbeit wird ein Materialmodell entwickelt, welches die Spannungsberechnung auf der Makroebene aus der Betrachtung einer repräsentativen Volumenzelle auf der Mesoebene herleitet. Der skalenübergreifende Ansatz ermöglicht die wirkungsvolle Kombination effizienter Modellierungstechniken mit der Detailgenauigkeit hochauflösender numerischer Modelle. Im vorliegenden Fall können wichtige Fadenwechselwirkungen mit geeigneten konstitutiven Beziehungen bei mehreren Verzerrungsraten gleichermaßen erfasst werden. Das Modell wurde als benutzerdefinierte Materialroutine in den expliziten Finite-Elemente-Code LS-DYNA implementiert und mittels einer umfangreichen Charakterisierung von realen Geweben validiert.