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T1 - Erweiterte Lebensdauerabschätzung für Bauteile aus kurzglasfaserverstärkten Kunststoffen

AU - Primetzhofer, Andreas

N1 - gesperrt bis 05-11-2023

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - Ziel dieser Arbeit ist die Erweiterung einer bestehenden integrativen Simulationskette zur Lebensdauerabschätzung kurz glasfaserverstärkten (kgfv) Polymeren. Dies umfasst eine umfagreiche Materialcharakterisierungen, die Ableitung von Datensätzen und die Entwicklung von Modellen und ethoden für die Integration in die Simulationskette. Zur Bestimmung der Materialeigenschaften wird eine umfassende systematische Charakterisierung der Materialeigenschaften eines kgfv Polyphthalamid urchgeführt. Basierend auf den Versuchsergebnissen wird die Anwendbarkeit bestehender Modelle validiert und gegebenenfalls ergänzt. Mit der Betrachtung bis dato nur wenig untersuchter Einflüsse soll das Verständnis des untersuchten Materials erweitert werden. Dies betrifft vor allem das Verhalten unter variablen Amplituden, multiaxialer und dehnungs-kontrollierter Belastung. Aus den gewonnenen Erkenntnissen werden Modelle und/oder Methoden abgeleitet, die in eine rechnergestützte Lebensdauervorhersage implementiert werden können. Mit den ermittelten Materialdaten wird ein Datensatz für FEMFAT abgeleitet. Basierend auf der umfangreichen Datenbasis werden die maßgeblichen Einflussfaktoren ermittelt, um eine Methode und Versuchsmatrix zur systematischen Ableitung optimierter Datensätze zu entwickeln. Um die Vielzahl an unterschiedlichen Prüfkörpern zu reduzieren und somit zukünftig eine bessere Vergleichbarkeit der Daten zu gewährleisten, wird basierend auf Erfahrungen bei den Versuchen, eine neue Probenform entwickelt. Ergänzend zur erweiterten Beschreibung der Materialeigenschaften über Modelle wird die Simulationskette durch Methoden erweitert, die eine Berücksichtigung von quellungs-induzierten Spannungen und prozess-bedingten Bindenähten (BN) ermöglichen. Eine Richtlinie zur Vernetzung von Strukturen von der Prozesssimulation bis zur FE-Analyse reduziert Abweichungen, die auf Grund der Elementgröße und -form auftreten können. Mit den erzielten Ergebnissen wird das Verständnis des zyklischen Materialverhaltens erweitert. Die entwickelten Modelle und Methoden führen zu einer besseren Vorhersage der Lebensdauer kgfv Kunststoffe.

AB - Ziel dieser Arbeit ist die Erweiterung einer bestehenden integrativen Simulationskette zur Lebensdauerabschätzung kurz glasfaserverstärkten (kgfv) Polymeren. Dies umfasst eine umfagreiche Materialcharakterisierungen, die Ableitung von Datensätzen und die Entwicklung von Modellen und ethoden für die Integration in die Simulationskette. Zur Bestimmung der Materialeigenschaften wird eine umfassende systematische Charakterisierung der Materialeigenschaften eines kgfv Polyphthalamid urchgeführt. Basierend auf den Versuchsergebnissen wird die Anwendbarkeit bestehender Modelle validiert und gegebenenfalls ergänzt. Mit der Betrachtung bis dato nur wenig untersuchter Einflüsse soll das Verständnis des untersuchten Materials erweitert werden. Dies betrifft vor allem das Verhalten unter variablen Amplituden, multiaxialer und dehnungs-kontrollierter Belastung. Aus den gewonnenen Erkenntnissen werden Modelle und/oder Methoden abgeleitet, die in eine rechnergestützte Lebensdauervorhersage implementiert werden können. Mit den ermittelten Materialdaten wird ein Datensatz für FEMFAT abgeleitet. Basierend auf der umfangreichen Datenbasis werden die maßgeblichen Einflussfaktoren ermittelt, um eine Methode und Versuchsmatrix zur systematischen Ableitung optimierter Datensätze zu entwickeln. Um die Vielzahl an unterschiedlichen Prüfkörpern zu reduzieren und somit zukünftig eine bessere Vergleichbarkeit der Daten zu gewährleisten, wird basierend auf Erfahrungen bei den Versuchen, eine neue Probenform entwickelt. Ergänzend zur erweiterten Beschreibung der Materialeigenschaften über Modelle wird die Simulationskette durch Methoden erweitert, die eine Berücksichtigung von quellungs-induzierten Spannungen und prozess-bedingten Bindenähten (BN) ermöglichen. Eine Richtlinie zur Vernetzung von Strukturen von der Prozesssimulation bis zur FE-Analyse reduziert Abweichungen, die auf Grund der Elementgröße und -form auftreten können. Mit den erzielten Ergebnissen wird das Verständnis des zyklischen Materialverhaltens erweitert. Die entwickelten Modelle und Methoden führen zu einer besseren Vorhersage der Lebensdauer kgfv Kunststoffe.

KW - lifetime assessment

KW - material characterisation

KW - short fibre reinforced polymers

KW - anisotropic Simulation

KW - data set

KW - Lebensdauerabschätzung

KW - kurzglasfaserverstärkte Kunststoffe

KW - Materialcharakterisierung

KW - anisotrope Simulation

KW - Datensätze

M3 - Dissertation

ER -