Experimentelle Untersuchung und numerische Modellierung mikrorissinduzierter Delaminationen infolge zyklischer Belastung mit Lastrichtungsumkehr

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Maik Gude; Professor Dr.-Ing. Raimund Rolfes
• Fachliche Zuordnung: Polymere und biogene Werkstoffe und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457043708

Ziel des Vorhabens ist es ein tiefgehendes Verständnis des Schädigungsablaufs beim Delaminationswachstum in Faser-Kunststoff-Verbund-Laminaten (FKV) ausgehend von vorhandenen Zwischenfaserbrüchen bei zyklischer Beanspruchung mit Lastrichtungswechsel zu entwickeln. Dabei ist mittels Analyse und Quantifizierung der relevanten Schädigungsprozesse während der Belastung zu klären, welchen Einfluss die Höhe und Richtung der aufgebrachten Belastung auf das Delaminationswachstum in FKV-Laminaten hat. Basierend auf den experimentellen Arbeiten werden detaillierte numerische Simulationen auf makro- und mesoskopischer Ebene aufgebaut, die eine zielgerichtete Analyse des Delaminationsvorgangs sowohl in DCB bzw. ENF als auch Laminatversuchen erlauben. Somit wird die experimentell nicht umsetzbare delaminationslängenabhängige Analyse der Bruchmoden ermöglicht. Es lässt sich folglich prüfen, ob durch standardisierte Rissfortschrittsuntersuchungen (DCB, ENF etc.) ermittelte Kennwerte auf eingebettete Schichten übertragbar sind. Die Untersuchungen liefern darüber hinaus umfangreiche experimentelle Ergebnisse zum Delaminationsvorgang in FKV-Laminaten unter ebener Belastung und schaffen somit eine Basis für die Entwicklung geeigneter analytischer und numerischer Modelle. Es wird untersucht, inwiefern vorhandene numerische Schädigungsmodelle (z.B. Kohäsivzonenansätze) eine zuverlässige und effiziente Modellierung des zyklischen Delaminationswachstums erlauben und wie die mesoskopischen Simulationsergebnisse für makroskopische kontinuumsmechanische Simulationen genutzt werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen