TY - THES

T1 - Kompaktierungsverhalten kontinuierlicher Faserbündel

AU - Steiner, Hermann

N1 - gesperrt bis null

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde das Kompaktierungsverhalten kontinuierlicher Faserbündel mittels Lichtschnittsensortechnik untersucht. Werden kontinuierliche Faserbündel einer axialen Belastung unterzogen, wie es etwa bei der Herstellung von Bauteilen im Pultrusions- und Wickelprozess vorkommt, orientieren sich die einzelnen Filamente des betrachteten Faserbündels in Bündellängsrichtung. Dies hat zur Folge, dass der freie Raum zwischen den einzelnen Filamenten abnimmt, der Faservolumenanteil hingegen nimmt zu. Während im fertigen Bauteil ein möglichst hoher Faservolumenanteil erwünscht ist, behindert ein hoher Faservolumenanteil eine vollständige Imprägnierung durch die Matrix. Es wird für das Harz schwieriger, alle Filamente einzubetten, der Imprägniervorgang dauert länger. Um das Kompaktierungsverhalten beschreiben zu können, wurden im Zuge der vorliegenden Arbeit eine Vielzahl verschiedener statischer und dynamischer Experimente durchgeführt. Neben den Auswirkungen der Belastung selbst auf das Kompaktierungsverhalten wurden auch die Auswirkungen der Belastungsgeschwindigkeit, der Krafteinleitung, der Abzugsgeschwindigkeit, der Messparameter, des Zeitfensters für die Messungen, das Verhalten bei zyklischer Belastung und die Form der Faserbündel während des Belastungsvorganges untersucht. Im ersten Schritt wurde dazu eine Auswertesoftware in Matlab erstellt, die die mittels Lichtschnittkamera aufgezeichneten Profildaten der untersuchten Faserbündel beschnitt und in weiter verarbeitbare Messdaten in Form von Querschnittswerten umwandelte. Aus diesen Querschnittswerten wurde im nächsten Schritt durch Bezug auf die Summe der reinen Filamentquerschnitte der Faservolumenanteil ermittelt, wodurch Kurven "durchschnittliche Spannung über Faservolumenanteil" erstellt werden konnten. Es konnte gezeigt werden, dass die ermittelten Kurven tendenziell den Ausführungen der Literatur entsprechen, jedoch aufgrund einer anderen Messtechnik nicht direkt miteinander verglichen werden können.

AB - Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde das Kompaktierungsverhalten kontinuierlicher Faserbündel mittels Lichtschnittsensortechnik untersucht. Werden kontinuierliche Faserbündel einer axialen Belastung unterzogen, wie es etwa bei der Herstellung von Bauteilen im Pultrusions- und Wickelprozess vorkommt, orientieren sich die einzelnen Filamente des betrachteten Faserbündels in Bündellängsrichtung. Dies hat zur Folge, dass der freie Raum zwischen den einzelnen Filamenten abnimmt, der Faservolumenanteil hingegen nimmt zu. Während im fertigen Bauteil ein möglichst hoher Faservolumenanteil erwünscht ist, behindert ein hoher Faservolumenanteil eine vollständige Imprägnierung durch die Matrix. Es wird für das Harz schwieriger, alle Filamente einzubetten, der Imprägniervorgang dauert länger. Um das Kompaktierungsverhalten beschreiben zu können, wurden im Zuge der vorliegenden Arbeit eine Vielzahl verschiedener statischer und dynamischer Experimente durchgeführt. Neben den Auswirkungen der Belastung selbst auf das Kompaktierungsverhalten wurden auch die Auswirkungen der Belastungsgeschwindigkeit, der Krafteinleitung, der Abzugsgeschwindigkeit, der Messparameter, des Zeitfensters für die Messungen, das Verhalten bei zyklischer Belastung und die Form der Faserbündel während des Belastungsvorganges untersucht. Im ersten Schritt wurde dazu eine Auswertesoftware in Matlab erstellt, die die mittels Lichtschnittkamera aufgezeichneten Profildaten der untersuchten Faserbündel beschnitt und in weiter verarbeitbare Messdaten in Form von Querschnittswerten umwandelte. Aus diesen Querschnittswerten wurde im nächsten Schritt durch Bezug auf die Summe der reinen Filamentquerschnitte der Faservolumenanteil ermittelt, wodurch Kurven "durchschnittliche Spannung über Faservolumenanteil" erstellt werden konnten. Es konnte gezeigt werden, dass die ermittelten Kurven tendenziell den Ausführungen der Literatur entsprechen, jedoch aufgrund einer anderen Messtechnik nicht direkt miteinander verglichen werden können.

KW - Kompaktierungsverhalten

KW - Faserbündel

KW - Lichtschnittsensortechnik

KW - Lichtschnitttechnik

KW - Faservolumenanteil

KW - Lichtschnittkamera

KW - compaction

KW - compaction behaviour

KW - continous fibre tows

KW - light section sensing

KW - fibre volume fraction

KW - fibre bundle

M3 - Masterarbeit

ER -