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DFG project G:(GEPRIS)404502442

Experimentelle und numerische Untersuchung von geschichteten, faserverstärkten Kunststoffen bei Crash-Beanspruchungen

CoordinatorProfessor Dr.-Ing. Christian Hopmann ; Professorin Dr.-Ing. Stefanie Reese
Grant period2018 - 2021
Funding bodyDeutsche Forschungsgemeinschaft
 DFG
IdentifierG:(GEPRIS)404502442

Note: Die Auslegung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffbauteilen (CFK) kann basierend auf quasistatischen Materialkennwerten und entsprechenden Materialmodellen für statische Beanspruchungen bereits hohe Genauigkeiten erlangen. In crashrelevanten Anwendungen erfordert der Einsatz von CFK jedoch die Berücksichtigung der Dehnratenabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften, die besonders bei polymeren Matrixwerkstoffen stark ausgeprägt ist. Bekannte Dehnrateneffekte sind beispielsweise die versprödende und verfestigende Wirkung bei hochdynamischer Belastung. Ziel des Projekts ist die Generierung neuer Erkenntnisse im Bereich der Schädigungsmechanismen und -entwicklung in Laminaten aus unidirektional CFK (UD-CFK) bei hochdynamischer Belastung sowie deren numerische Abbildung auf Bauteilebene. Zudem soll die Entwicklung von robuster Prüftechnik und eines Einheitszellenmodells zur numerischen Kennwertermittlung dem wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn im Bereich der dehnratenabhängigen Werkstoffkennwerte dienen.In diesem Vorhaben sollen geeignete Prüftechniken entwickelt werden, die eine zuverlässige Bestimmung der mechanischen Kennwerte von UD-CFK bei crashrelevanten Dehnraten bis zu 500 1/s ermöglichen. Auf Basis dieser Kennwerte soll das Werkstoffverhalten unter hochdynamischer Beanspruchung durch eine mehrskalige Modellierung abgebildet und verstanden werden.Zunächst werden die Eingangskennwerte für die Modelle durch hochdynamische Prüfungen an Reinharz- und UD-CFK-Probekörpern bei Dehnraten im gesamten relevanten Bereich bestimmt. Für die hochdynamische Prüfung wird ein vorhandenes Fallwerk eingesetzt, für das die Entwicklung von Einspannvorrichtungen, Probekörpergeometrien und die Adaptierung geeigneter Messtechnik untersucht wird.Auf der Mikroebene wird das Materialverhalten von UD-CFK unter fasersenkrechter Belastung durch ein Einheitszellenmodell unter Abbildung von Faser, Matrix und Interface untersucht. Dieses Modell liefert einerseits einen Beitrag zum Verständnis der Dehnrateneffekte und wird andererseits bezüglich seiner Eignung zur numerischen Materialkennwertbestimmung überprüft. Weiterhin wird eine kontinuumsmechanische Beschreibung von UD-CFK angestrebt, die zur Abbildung des dehnratenabhängigen, anisotropen Materialverhaltens geeignet ist. Die Berücksichtigung der Plastizität und der Schädigung stellen dabei einen Schwerpunkt dar. Darauf aufbauend wird für geschichtete Laminate ein Makromodell aufgesetzt, bei dem die einzelnen Schichten mittels des genannten kontinuumsmechanischen Modells beschrieben werden. Untersuchungen des Delaminationsverhaltens von Laminaten bei hochdynamischer Belastung werden verwendet, um eine Finite-Elemente-Formulierung zu entwickeln, bei der mehrere Schichten des Laminats unter Berücksichtigung der Delamination mit nur einem Element erfasst werden können. Zum Abschluss des Projekts erfolgen zur Validierung des Makromodells numerische und experimentelle Untersuchungen an einem Demonstratorbauteil.
   

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An anisotropic damage model for finite strains with full and reduced regularization of the damage tensor
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http://join2-wiki.gsi.de/foswiki/pub/Main/Artwork/join2_logo100x88.png Journal Article  ;  ;  ;  ;  ;  ;
Mechanical modeling of the maturation process for tissue-engineered implants: Application to biohybrid heart valves
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http://join2-wiki.gsi.de/foswiki/pub/Main/Artwork/join2_logo100x88.png Dissertation / PhD Thesis  ;  ;  ;
Modeling micromorphic damage in long carbon fiber reinforced plastics at different scales
Aachen : RWTH Aachen University 1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme () [10.18154/RWTH-2023-06739] = Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2023  GO OpenAccess  Download fulltext Files BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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A gradient-extended anisotropic damage-plasticity model in the logarithmic strain space
The 8th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, ECCOMAS Congress 2022, 5-9 June 2022, Oslo, Norway
8. European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, ECCOMAS Congress 2022, OsloOslo, Norway, 5 Jun 2022 - 9 Jun 20222022-06-052022-06-09 Barcelona : Scipedia, SL. 1-12 () [10.23967/eccomas.2022.009]  GO OpenAccess  Download fulltext Files BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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 Record created 2022-12-29, last modified 2024-09-26
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