Characterization of the in-situ effect in cross-ply laminates using acoustic emission analysis and optical crack detection
Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und Habilitationsschriften › Masterarbeit
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Abstract
Im Rahmen der Masterarbeit wird der in-situ-Effekt an Kreuzlagenlaminaten, hergestellt aus einem kohlenstofffaserverstärkten (CFK) und einem glasfaserverstärkten (GFK) Kunststoff-Prepreg mit derselben Matrix, untersucht. Die Kreuzlagenlaminate haben einen [0°/90°n/0°] Lagenaufbau. Der in-situ Effekt bezieht sich darauf, dass 90° Lagen, die in einem multidirektionalen Laminat eingebettet sind, eine höhere Festigkeit haben als unidirektionale Laminate quer zur Faserrichtung. Um das Schädigungsverhalten der 90° Lagen in den Kreuzlagenlaminaten zu untersuchen, werden quasistatische Zugversuche und Ermüdungsversuche in Kombination mit optischer Rissdetektion und Schallemissionsanalyse durchgeführt. Während optische Rissdetektion nur bei den transparenten GFK Laminaten angewendet werden kann, ist Schallemissionsanalyse für GFK und CFK möglich. Insbesondere wird der Einfluss der Anzahl der eingebetteten 90° Lagen (n = 1, 2, 3 und 4) auf die in-situ-Festigkeit untersucht und mit der Festigkeit von unidirektionalen Laminatproben quer zur Faserrichtung verglichen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl optische Rissdetektion als auch Schallemissionsanalyse die Schädigungsentwicklung während quasi-statischer und zyklischer Belastung erfassen können. Aufgrund der unterschiedlichen Messprinzipien der Methoden, müssen die Ergebnisse entsprechend interpretiert werden und können von verschiedenen potentiellen Fehlerquellen beeinflusst werden. Die optische Rissdetektion liefert einen quantitativen Wert für die Rissdichte, berücksichtigt aber keine andere Art von Schädigung, wie z.B. Delamination. Eine potentielle Fehlerquelle sind Artefakte im Prüfkörper von der Laminatherstellung, die fälschlicherweise als Risse erfasst werden. Die Schallemissionsanalyse erfasst jede Art von Schädigung und einhergehe Mechanismen, z.B. Reibung von Rissflanken bei zyklischer Belastung. Mögliche Fehlerquellen sind beispielsweise Sensoren, die nicht gut genug an die Prüfkörperoberfläche gekoppelt sind. Der in-situ Effekt wird in den CFK, nicht aber in den GFK Kreuzlagenlaminaten festgestellt. Eine mögliche Erklärung, warum der in-situ-Effekt bei CFK- und nicht bei GFK-Laminaten beobachtet wird, könnte die höhere Steifigkeit der äußeren 0° CFK-Lagen im Vergleich zu 0° GFK-Lagen sein. Je höher die Steifigkeit der 0° Lagen, umso eher wird Rissinitiierung und -wachstum in den 90° Lagen unterdrückt.
Details
Titel in Übersetzung | Charakterisierung des In-situ-Effekts in Kreuzlagenlaminaten mittels Schallemissionsanalyse und optischer Risserkennung |
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Originalsprache | Englisch |
Qualifikation | Dipl.-Ing. |
Gradverleihende Hochschule | |
Betreuer/-in / Berater/-in |
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Datum der Bewilligung | 20 Dez. 2024 |
DOIs | |
Status | Veröffentlicht - 2024 |