Simulation von Crash-Strukturen in Faserverbundbauweise mit experimentell verifizierten Materialmodell

Faserkunststoffverbunde (FKV) können bei entsprechender Dimensionierung ein hohes Leichtbaupotential bezüglich des Energieabsorptionsvermögen aufweisen. Die resultierenden gewichtsspezifischen Absorptionskenngrößen hängen hierbei vom korrespondierenden Versagensverhalten ab. Während ein progressives Versagen zu einer hohen Energieabsorption führt, zeigen FKV-Bauteile mit einem katastrophalen Versagen deutlich niedrigere Kennwerte. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird ein Simulationsmodell für eine FKV-Crashstruktur, in Form eines C-Profils, erstellt. Dabei steht der Einfluss einer in das Crashprofil eingebetteten Kernstruktur ebenfalls im Mittelpunkt der Untersuchungen. Die in dem verwendeten Materialmodell definierten dehnungsabhängigen Versagensparameter, welche für die numerischen Berechnungen der Kraft-Weg-Verläufe und damit auch für das Energieabsorptionsvermögen essentiell sind, werden mithilfe experimenteller Daten kalibriert. In der abschließenden Auswertung wird gezeigt, dass nach der Kalibrierung der Versagensparameter für das C-Profil ohne Kernstruktur die numerischen Ergebnisse gut mit den experimentellen Daten korrelieren. Hingegen Bedarf es für das C-Profil mit eingebetteter Kernstruktur weitere Studien zur Optimierung des Simulationsmodells.

Fibre-reinforced plastic composites (FRP) can have a high potential lightweight construction in terms of energy absorption capacity if dimensioned accordingly. The resulting weight-specific absorption parameters depend on the corresponding failure behaviour. While a progressive failure leads to a high energy absorption, FRP components with a catastrophic failure show significantly lower characteristic values. In the context of this thesis, a simulation model for an FKV crash structure in the form of a C-profile is developed. Also, the influence of a core structure embedded in the crash profile is focus of the investigations. The strain-dependent failure parameters defined in the material model, which are used for the numerical calculations of the force-displacement curves also are essential for the energy absorption capacity and are calibrated with the aid of experimental data. In the final evaluation it is shown that after the calibration of the failure parameters for the C-profile without core structure, the numerical results correlate well with the experimental data. However, for the C-profile with embedded core structure, further studies are required to optimize the simulation model.