SIMOTEX - Praxisgerechte Simulationsmodelle zur virtuellen Entwicklung neuartiger Textilverbundwerkstoffe für Crash- und Impactanwendungen unter Berücksichtigung von Mikro-Meso-Makro-Interaktionen
Das mechanische Verhalten textilverstärkter Verbundwerkstoffe kann aufgrund der vielfältigen textilen Verstärkungsstrukturen und Matrixsysteme präzise an die Anforderungen der jeweiligen Anwendung angepasst werden. Voraussetzung dafür sind die Auswahl eines geeigneten textilen Halbzeugs sowie richtig eingestellte Herstellungsparameter. Um also die vorteilhaften Eigenschaften der Textilverbunde für Anwendungen in hochdynamisch und zyklisch beanspruchten Strukturen optimal zu nutzen, ist in einem iterativen virtuellen Auslegungsprozess der Verbundwerkstoff beanspruchungsgerecht zu konstruieren. Hierfür sind geeignete skalenübergreifende Berechnungs- und Simulationswerkzeuge, die das komplexe Verhalten des Werkstoffs auf den unterschiedlichen charakteristischen Größenskalen
- Mikroskala – mit Matrix konsolidierter Faden (Roving),
- Mesoskala – textile Verstärkungsstruktur (Faden/Matrix),
- Makroskala – effektives Materialverhalten des Verbundwerkstoffs
erfassen, erforderlich.
Da die Eigenschaften und Vorgänge auf der Mikro- und Mesoebene das für strukturelle Anwendungen entscheidende mechanische Verhalten auf der Makroebene bestimmen, werden im Rahmen von SIMOTEX folgende Arbeitsschritte durch wissenschaftliche Mitarbeiter der Professur in Zusammenarbeit mit Verbundpartnern aus Industrie und Forschung folgende Untersuchungen durchgeführt:
- Analyse und Modellierung der Schädigungsvorgänge auf der Mikro- und Mesoebene,
- Numerische Modellierung der Verstärkungsstruktur auf der Mesoebene,
- Skalenübergreifende Berechnung des effektiven makroskopischen Materialverhaltens.