Novel Concepts for the Characterization of the Delamination Resistance of Fiber Reinforced Polymer Laminates

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

In Zeiten ständig steigender Rohstoffpreise und dem weltweiten Trend zur Verringerung des Energieverbrauchs, erlangt die Konstruktion von Leichtbau-komponenten immer größere Bedeutung. In diesem Zusammenhang spielen kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe eine große Rolle und ein umfassendes Werkstoffverständnis ist für eine effektive Bauteilauslegung unumgänglich. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem zyklischen Delaminationswachstum unter Modus I bzw. Modus II Belastung. Bei dem geprüften Material handelt es sich um unidirektional verstärkte Laminate mit Epoxidharz bzw. Polyetherehterketon als Matrix. Ziel der Versuche unter Modus I Belastung war es, eine Testmethode zu entwickeln bei der die Dehnungsenergiefreisetzungsrate bei der Prüfung eines „Double Cantilever Beam“ Probekörpers konstant gehalten wird. In einer ersten Annäherung wurde, abhängig von der Risslänge, der rissöffnende Maschinenweg in vordefinierten Schritten stufenweise erhöht. Das Ziel, eine kontinuierliche Regelung des Maschinenweges im Laufe eines Versuches zu erreichen, wurde durch eine Datenverarbeitung des Kraft- und des Wegsignals in Echtzeit realisiert. Im Vorfeld wurde eine sogenannte Kalibrierung der Nachgiebigkeit durchgeführt, wodurch die Energiefreisetzungsrate basierend auf den Messdaten der Maschine berechnet werden konnte. Die Methode lieferte letztlich konstante Ergebnisse für die Energiefreisetzungsrate, führte aber durch das konstant halten von minimaler und maximaler Energiefreisetzungsrate zu einer Veränderung des R-Verhältnisses während des Versuches. Daher sollte an einer weiteren Verbesserung der Versuchssteuerung gearbeitet werden. Die Messungen unter Modus II basierten auf der Aufgabenstellung den sogenannten „End Notched Flexural“ Test mit dem „Calibrated End Loaded Split Test“ zu vergleichen. Im speziellen wurde die Anwendbarkeit des „Calibrated End Loaded Split“ Aufbaus für Ermüdungsversuche untersucht. Nach einer Reihe von Vorversuchen wurden schließlich Prüfungen im Rahmen eines internationalen „Round Robin“ Versuchs durchgeführt. Dieser wurde vom „Technical Committee 4“ der „European Structural Integrity Society“ organisiert. Die beiden Testaufbauten lieferten deutlich unterschiedliche Steigungen bei der Darstellung der Risswachstumsgeschwindigkeit über der Energiefreisetzungsrate. Einspanneffekte der beiden Aufbauten konnten durch optische Dehnungsmessung und Infrarotaufnahmen nicht nachgewiesen werden. Die tatsächliche Ursache konnte bislang noch nicht gefunden werden. Wenn sich diese Ergebnisse im Rahmen des Round Robin Versuchs bestätigen, muss die Anwendbarkeit der beiden Messaufbauten hinsichtlich der Prüfung des zyklischen Delaminationswachstums hinterfragt und weiterführende Untersuchungen angestellt werden.

Details

Titel in ÜbersetzungNeuartige Konzepte zur Charakterisierung des Delaminationsverhaltens von Faserverstärkten Kunststofflaminaten
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung16 Dez. 2011
StatusVeröffentlicht - 2011