Zur rechnerischen Lebensdauerabschätzung für Faser-Kunststoff-Verbunde

Bei der zyklischen Belastung von Faser-Kunststoff-Verbunden kommt es durch schädigungsbedingte Änderung der Steifigkeit über die gesamte Lebensdauer zu Umlagerungen von Beanspruchungen. Die vorliegende Arbeit untersucht Schädigungsprozesse auf der Mikroskala hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die homogenisierten Materialsteifigkeiten unidirektional endlosfaserverstärkter Schichten. Sie schafft so die Grundlage für eine verbesserte Berücksichtigung der damit verbundenen Beanspruchungsumlagerungen und somit auch für eine realistischere Lebensdauerabschätzung für Mehrschichtverbunde. Ziel der Untersuchung ist die Modellierung von Schädigungszuständen im Rahmen der Finite-Elemente-Methode und eine numerische Untersuchung von deren Auswirkung auf die homogenisierten Schichtsteifigkeiten. Die Berechnungsmodelle enthalten zufällige Faseranordnungen, so dass die Ergebnisse statistisch ausgewertet werden müssen. Beobachtet werden u. a. ein statistischer Größeneffekt in Bezug auf die Anriss-Lebensdauer, eine durch Eigenspannungen bedingte Abhängigkeit der Rissbildung vom Beanspruchungsniveau sowie paarweise Korrelationen zwischen einigen der Steifigkeitsparameter.