TU BRAUNSCHWEIG

Eigenspannungen in intrinsischen Hybridverbunden – Ermittlung, Modifikation und Berücksichtigung in der Fertigung und der numerischen Schadensmodellierung

- Projektbeginn: 01.10.2014 -


 

gefördert durch

 

CFK-Stahlhybrid zur Verstärkung einer Bolzenverbindung im Schnitt


Intrinsische Hybride aus Faserverbundkunststoff und Metall in einem Schichtaufbau können mit Hilfe von Materialauswahl, Anpassung der Materialanteile und Veränderung der Lagendiskretisierung an ganz unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Da die Füge- bzw. die Aushärtetemperatur der Hybride jedoch über der Einsatztemperatur liegt, kommt es infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Fügepartner unweigerlich zu Eigenspannungen zwischen den Einzellagen oder zu Verformungen, die von der Umgebungstemperatur des Bauteils abhängig sind.

Es bedarf somit Maßnahmen, die die aus dieser Temperaturdifferenz resultierenden Eigenspannungen zwischen den Einzelschichten reduzieren. Aufgrund variierender Einsatztemperaturen kann es trotzdem zu interlaminaren Eigenspannungen kommen. Es ist davon auszugehen, dass diese Spannungen einen signifikanten Einfluss auf das Schadensverhalten des Laminates, insbesondere auf Delaminationen haben, da diese in derselben Ebene wirken.

Für dieses Vorhaben leiten sich daraus die Aufgaben ab, Maßnahmen zu untersuchen, die eine Reduzierung interlaminarer Spannungen ermöglichen. Zusätzlich sollen die Auswirkungen von Eigenspannungen auf das Schädigungsverhalten ermittelt werden. Dazu sollen zunächst verschiedene Messverfahren zur Bestimmung der vorhandenen bzw. zur Bestimmung der Entstehung von Eigenspannungen validiert werden. Mit Hilfe dieser Verfahren sollen anschließend Maßnahmen zur Modifikation des Eigenspannungsniveaus untersucht werden. Mit Hilfe von parametrischen Reihenuntersuchungen sollen dabei insbesondere die Wirkzusammenhänge zwischen Material- und Prozessparametern sowie den interlaminaren Eigenspannungen bestimmt werden.

Mit Hilfe von eigenspannungsmodifizierten Prüfkörpern sollen experimentell ermittelte Laminatparameter bestimmt werden, um Eigenspannungen in Materialmodellen für interlaminare Schädigungen berücksichtigen zu können.

 

Das Vorgehen gliedert sich wie folgt:

  • AP1: Fertigung von Probekörpern

  • AP 2: Methodenentwicklung und Validierung zur Bestimmung von interlaminaren Eigenspannungen in intrinsischen FKV-Metall-Hybriden

  • AP 3: Maßnahmen zur Reduzierung von Eigenspannungen in FKV-Metall-Hybriden

  • AP 4: Auswirkung von Eigenspannungen auf wesentliche Laminateigenschaften in CFK-Stahl-Hybriden

 

Ansprechpartner:



  aktualisiert am 24.01.2017
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