Einfluss der Faserarchitektur auf die mechanischen Eigenschaften und die Schadenstoleranz von Geflechtlaminaten
Research output: Thesis › Master's Thesis
Standard
2015.
Research output: Thesis › Master's Thesis
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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 -