Teilprojekt C1: Werkstoffmechanische Charakterisierung von Textilverbunden bei thermomechanischer Kurz- und Langzeitbelastung
Die im SFB entwickelten mehraxial textilverstärkten Verbunde mit Thermoplastmatrix bieten große Anwendungspotentiale für die Herstellung endkonturnaher Bauteile mit beanspruchungsgerechtem Eigenschaftsprofil. Eine wesentliche Grundlage für die Auslegung derartiger komplexer Leichtbaustrukturen bildet die Erarbeitung werkstoffangepasster Materialmodelle auf Basis einer umfassenden experimentellen Werkstoffcharakterisierung. Ein konstruktiver Einsatz der neuartigen Textilverbunde setzt neben der Kenntnis des quasistatischen Verbundverhaltens auch die werkstoffmechanische Charakterisierung bei komplexeren – den betrieblichen Last- und Umgebungsbedingungen angepassten – Beanspruchungszuständen voraus. Bei diesen technisch relevanten Einsatzbedingungen sind vor allem zyklische Belastungen sowie thermisch bedingte Beanspruchungen zu berücksichtigen. Hierfür fehlen bisher die richtungsabhängigen Werkstoffdaten sowie die entsprechenden Materialmodelle. Die in der 1. Antragsphase (Basisphase) entwickelten mesomechanischen Werkstoffmodelle für quasistatische Belastungen sowie die in der SFB-Werkstoffdatenbank bereitgestellten Kennwertfunktionen bilden den Ausgangspunkt für die Erweiterung auf komplexe Belastungen.
Bereits in der Basisphase erfolgte für Hybridgarngewebe- und Mehrlagengestrick-Verbunde die Ermittlung der wesentlichen richtungsabhängigen Kennwertfunktionen und Freiparameter in quasistatischen Belastungsversuchen. In der Verknüpfungsphase (2. Antragsphase) sind diese grundlegenden werkstoffmechanischen Charakterisierungen an entsprechend modifizierten Textilverbunden fortzusetzen, um in Zusammenarbeit mit dem Projektbereich A und dem Teilprojekt D4 sukzessive eigenschaftsverbesserte Textilverbunde zu entwickeln. Zur Erweiterung der erarbeiteten grundlegenden Werkstoff- und Degradationsmodelle sind insbesondere die Einflüsse textil- und herstellungsspezifischer Parameter zu identifizieren und im Rahmen der Modellbildung mittels geeigneter probabilistischer Ansätze entsprechend zu berücksichtigen.
In der Verknüpfungsphase sollen ferner der Temperatureinfluss auf das Werkstoffverhalten experimentell untersucht und zugehörige funktionale Abhängigkeiten erarbeitet werden. Zur Ermittlung temperaturbedingter Degradationsparameter sind umfangreiche ein- und mehraxiale Belastungsversuche mit überlagerter Temperatureinwirkung an Flach- und Rohrprobekörpern durchzuführen. Darüber hinaus sind experimentelle und theoretische Untersuchungen zum bruchtypbezogenen Schwingfestigkeitsverhalten der neuartigen Textilverbunde bei Zug/Druck-Torsions-(Z/D-T-)Belastung geplant.
Leitung
Prof. Dr.-Ing. habil. Maik Gude
TU Dresden
Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik
01062 Dresden
Tel.: +49 351 463-38153
Fax: +49 351 463-38143