Untersuchung zum Faserbruchgeschehen in Laminaten und Ableitung eines geeigneten Bruchkriteriums

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Walter Michaeli
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2000 bis 2003
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5266378

Im Gegensatz zu homogenen Werkstoffen, bei denen es nur einen dominierenden Versagensmechanismus gibt, muß bei der inhomogenen Struktur von aus Fasern und Matrix bestehenden unidirektionalen Schichten zumindest zwischen den grundverschiedenen Versagensarten Faserbruch (Fb) und Zwischenfaserbruch(Zfb) unterschieden werden, die durch unabhängige Festigkeits-Kriterien zu beschreiben sind. Die erheblichen Fortschritte, die in den letzten Jahren bei der Zfb-Festigkeitsanalyse erzielt worden sind, dürfen nicht den Blick davor verstellen, daß die Tragfähigkeit eines gut konzipierten Laminats vom Fb bestimmt wird. Die gravierenden Unsicherheiten, die derzeit bezüglich der Verwendung von Formulierungen bestehen, die einen Einfluß von Beanspruchungen quer zu den Fasern (Quer-Normalspannngen und Quer/Längs-Schubspannungen) berücksichtigen, können nur durch sorgfältige Experimente ausgeräumt werden. Diese Untersuchungen unterscheiden sich grundsätzlich von den in der Vergangenheit durchgeführten Arbeiten zum Zfb-Geschehen. Das im Zuge der hier angestrebten experimentellen Untersuchungen gewonnene verbesserte Werkstoffverständnis wird in die Modellbildung eines realitätsnahen Fb-Festigkeitskriteriums einfließen, das eine erheblich effizientere Bauteilentwickung zuläßt: Die experimentelle Bauteilerprobung kann so an deutlich ausgereiften Laminatentwürfen erfolgen als bisher, und unbefriedigende Prüfergebnisse werden realistischer interpretierbar, d. h. man gelangt zielstrebiger zu Verbesserungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen