TY - THES

T1 - Einfluss der Faserarchitektur auf die mechanischen Eigenschaften und die Schadenstoleranz von Geflechtlaminaten

AU - Berger, Isabelle Jacqueline

N1 - gesperrt bis null

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Für die Entwicklung analytischer Näherungsmodelle zur Abschätzung des Materialverhaltens von geflochtenen Faserverbundwerkstoffen in Abhängigkeit der Faserarchitektur werden als Inputdaten bestimmte mechanische Kennwerte benötigt. Obwohl diese Werkstoffkennwerte für eine Vielzahl von Geflechtlaminaten mit unterschiedlicher Faserarchitektur bereits vorhanden sind, bedarf es für neu entwickelte Bauteile in der Regel einer umfassenden Materialcharakterisierung zur Bestimmung der erforderlichen Materialdaten. Ziel dieser Arbeit war es daher, den Einfluss der Garndrehung auf die mechanischen Eigenschaften und die Schadenstoleranz von biaxialen Kohlenstofffaser- Epoxidharz- Geflechtlaminaten mit einem Faserwinkel von ±60° zu bestimmen. Hierfür wurden sowohl monotone Zug- und Druckversuche in Abzugsrichtung (0°- Prüfrichtung) und normal zur Abzugsrichtung (90°- Prüfrichtung), als auch „Compression After Impact“-Tests und monotone Schubversuche in Abzugsrichtung (0°- Prüfrichtung) durchgeführt. Die Ergebnisse der Untersuchungen an den Geflechtlaminaten mit ungedrehtem und gedrehtem Garn zeigten dabei die erwartete Abhängigkeit der Kennwerte vom Faserwinkel, mit deutlich höheren Werten bei Belastung normal zur Abzugsrichtung. Was den Einfluss der Garndrehung anbetrifft, konnte bei Belastung normal zur Abzugsrichtung vorwiegend eine geringfügige Zunahme der E- Modulwerte beobachtet werden. Hingegen war bei Belastung in Abzugsrichtung bedingt durch die Garndrehung ein leichter Anstieg der Zugfestigkeit zu erkennen. Hinsichtlich der Restdruckfestigkeit nach Schlagbeanspruchung ergab sich infolge der Garndrehung kein wesentlicher Einfluss auf die Kennwerte. Weiters konnten erste Schubkennwerte anhand von Vorversuchen unter Verwendung einer modifizierten H- Kerbe für das im Rahmen dieser Arbeit untersuchte Geflechtlaminat ermittelt werden.

AB - Für die Entwicklung analytischer Näherungsmodelle zur Abschätzung des Materialverhaltens von geflochtenen Faserverbundwerkstoffen in Abhängigkeit der Faserarchitektur werden als Inputdaten bestimmte mechanische Kennwerte benötigt. Obwohl diese Werkstoffkennwerte für eine Vielzahl von Geflechtlaminaten mit unterschiedlicher Faserarchitektur bereits vorhanden sind, bedarf es für neu entwickelte Bauteile in der Regel einer umfassenden Materialcharakterisierung zur Bestimmung der erforderlichen Materialdaten. Ziel dieser Arbeit war es daher, den Einfluss der Garndrehung auf die mechanischen Eigenschaften und die Schadenstoleranz von biaxialen Kohlenstofffaser- Epoxidharz- Geflechtlaminaten mit einem Faserwinkel von ±60° zu bestimmen. Hierfür wurden sowohl monotone Zug- und Druckversuche in Abzugsrichtung (0°- Prüfrichtung) und normal zur Abzugsrichtung (90°- Prüfrichtung), als auch „Compression After Impact“-Tests und monotone Schubversuche in Abzugsrichtung (0°- Prüfrichtung) durchgeführt. Die Ergebnisse der Untersuchungen an den Geflechtlaminaten mit ungedrehtem und gedrehtem Garn zeigten dabei die erwartete Abhängigkeit der Kennwerte vom Faserwinkel, mit deutlich höheren Werten bei Belastung normal zur Abzugsrichtung. Was den Einfluss der Garndrehung anbetrifft, konnte bei Belastung normal zur Abzugsrichtung vorwiegend eine geringfügige Zunahme der E- Modulwerte beobachtet werden. Hingegen war bei Belastung in Abzugsrichtung bedingt durch die Garndrehung ein leichter Anstieg der Zugfestigkeit zu erkennen. Hinsichtlich der Restdruckfestigkeit nach Schlagbeanspruchung ergab sich infolge der Garndrehung kein wesentlicher Einfluss auf die Kennwerte. Weiters konnten erste Schubkennwerte anhand von Vorversuchen unter Verwendung einer modifizierten H- Kerbe für das im Rahmen dieser Arbeit untersuchte Geflechtlaminat ermittelt werden.

KW - biaxial braided composite

KW - fiber twisting

KW - mechanical behaviour

KW - damage tolerance

KW - biaxiales Kohlenstofffaser- Epoxidharz- Geflechtlaminat

KW - Faserdrehung

KW - mechanische Eigenschaften

KW - Schadenstoleranz

M3 - Masterarbeit

ER -