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Untersuchung eines örtlichen Messkonzepts zur Beschreibung des Ermüdungsverhaltens gewebeverstärkter Faser-Kunststoff-Verbunde

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Beschreibung

Die Verwendung moderner Hochleistungswerkstoffe in sicherheitsrelevanten Bauteilen erfordert die Entwicklung neuer Prüf- und Messmethoden zur Bewertung der Bauteilsicherheit. Ein Beispiel hierfür sind gewebeverstärkte Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV), welche unter anderem in der Luftfahrt Anwendung finden. Für die Verbindung mehrerer solcher Bauteile aus FKV kann nicht auf stoffschlüssige Fügeverfahren zurückgegriffen werden, so dass hierfür beispielsweise Bolz-Niet-Verbindungen verwendet werden müssen. Für diese Verbindung werden Bohrungen in die FKV-Bauteile eingebracht, welche das Gewebe schädigen. Die anschließende kraftschlüssige Verbindung führt zu einer Überlagerung von interlaminaren Schubspannungen und einer Druckkraft zwischen den Gewebelagen, welche Delaminationen hervorrufen können, die zum Ermüden des Werkstoffes führen. Zur Untersuchung des Einflusses solcher Verbindungen auf die Ermüdungseigenschaften solcher Bauteile wurden Proben mit einer Loch-Kerb-Anordnung entwickelt, welche die Spannungsüberlagerung an den Verbindungselementen abbildet. Die zyklisch beanspruchten Proben sind aus einem Leinwand-Gewebe mit Pyrofil^®️ TR30S 3K-Rovings von Mitsubishi und dem RTM 6-2 Epoxidharz von Hexcel mit einem Flächengewicht von 160g/m², 200 g/m² bzw. 245g/m² gefertigt. Der durch die zyklische Beanspruchung entstehende Anriss sowie das anschließende Ermüdungsrisswachstum werden dabei mittels hochauflösender Kamera dokumentiert. Durch digitale Bildkorrelation werden nach dem Versuch die Verschiebungen im Rissspitzenfeld bestimmt. Durch ein lokalen Messkonzepts werden daraus die Beanspruchungen bestimmt. Zur Validierung des Messkonzepts erfolgt eine Beanspruchungsanalyse mittels Finiter Elemente sowie ein Vergleich mit den Ergebnissen von Ermüdungsdaten an DCB-Proben.

Artikelnummer: BR-2024-361

Titel: Untersuchung eines örtlichen Messkonzepts zur Beschreibung des Ermüdungsverhaltens gewebeverstärkter Faser-Kunststoff-Verbunde
Autor(en): C. H. Wolf, S. Henkel, C. Düreth, M. Gude, H. Biermann
DOI: 10.48447/BR-2024-361
Veranstaltung: 56. Tagung des DVM-Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit – Tagung 2024
Jahr der Veröffentlichung: 2024
Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)
Sprache: Deutsch
Stichwörter: Ermüdung,Faser-Kunststoff-Verbunde,DIC,interlaminare Schubbeanspruchung,Mixed-Mode-Beanspruchung

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Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Michael Vormwald

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Phasenfeldmodellierung von duktilen Bruchprozessen bei proportionaler und nicht-proportionaler Beanspruchung

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Einfluss von Schweißeigenspannungen auf die Bruchzähigkeit von Rohrverbindungen

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Über die Retardationswirkung lokaler Rissverzweigungen in Ermüdungsrissen bei unterschiedlichen R-Verhältnissen

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BERÜCKSICHTIGUNG DES CONSTRAINT-EFFEKTS BEI DER VERSAGENSBEWERTUNG DUKTILER WERKSTOFFE

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Einfluss der Prüfatmosphäre auf die Ermittlung des effektiven Schwellenwerts gegen Ermüdungsrissausbreitung

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Weiterentwicklung des Exponentialansatzes zur Beschreibung von Rissfortschrittskurven

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Mechanismen der Bruchflächenverdrehung bei dünnwandigen AA2024-T3 Aluminiumblechen

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Additiv gefertigter Edelstahl 316L: Charakterisierung des Schädigungs- und Versagensverhalten mittels biaxialer Experimente

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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