Schadensfortschrittsentwicklung durch zyklische Belastung und deren numerische Modellierung unter Berücksichtigung nichtlinearer Werkstoffgesetzte bei endloskohlenstofffaserverstärkten Polymerwerkstoffen:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Kaiserslautern
Inst. für Verbundwerkstoffe
2012
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | IVW-Schriftenreihe
99 |
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INHALTS VERZEICHNIS V
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT III
KURZFASSUNG XVII
ABSTRACT XIX
1 EINLEITUNG 1
1.1 MOTIVATION UND ZIELSETZUNG 4
2 STAND DER FORSCHUNG 7
2.1 VERSAGENSFORMEN VON FASER-KUNSTSTOFF-VERBUNDEN 7
2.2 EINORDNUNG DER SCHWINGERMUEDUNGSPROBLEMATIK 9
2.3 VERSUCHE, MESSVERFAHREN UND VERSAGENSVERHALTEN VON FKV 11
2.3.1 QUASI-STATISCHE VERSUCHE 12
2.3.2 EINSTUFENVERSUCHE 12
2.3.3 EINFLUSS DER PRUEFFREQUENZ BEI ERMUEDUNGSVERSUCHEN AN FKV 13
2.3.4 NICHTLINEARES WERKSTOFFVERHALTEN 15
2.3.5 MEHRSTUFEN-UND BETRIEBSLAST-LEBENSDAUERVERSUCHE 16
2.3.6 DRUCKPRUEFUNG VON FKV 17
2.3.7 VERSUCHE AN PROBEKOERPERN MIT KREISAUSSCHNITT 21
2.3.8 ZERSTOERUNGSFREIE PRUEFUNG 2 2
2.4 MODELLANSAETZE UND METRIKEN DER LEBENSDAUERANALYSE 2 4
2.4.1 RESTFESTIGKEITSMODELLE 25
2.4.2 STEIFIGKEITSDEGRADATION 2 6
2.4.3 DEGRADATION DER QUERKONTRAKTIONSZAHL 2 7
2.4.4 SCHADENSAKKUMULATIONSHYPOTHESEN 2 8
2.4.5 WOEHLER- UND ZEITFESTIGKEITSDIAGRAMME 2 9
2.4.6 DELAMINATIONSMODELLE ZUR SCHADENSBESCHREIBUNG 31
2.4.7 CRITICAL ELEMENT-KONZEPT 31
2.4.8 ANALYTISCHE LEBENSDAUERANALYSEPROGRAMME 32
2.4.9 NEURONALE NETZE ZUR VORHERSAGE DES ERMUEDUNGSVERSAGENS . . . 33
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IMAGE 2
VI
INHALTS VERZEICHNIS
2.4.10 FINITE-ELEMENTE-ANALYSE FUER STRUKTURMECHANISCHE FRAGESTELLUNGEN
33
3 EXPERIMENTELLE UND ANALYTISCHE METHODEN 35
3.1 EXPERIMENTELLE ERMUEDUNGSUNTERSUCHUNGEN AN LAMINATEN 35
3.1.1 PRUEFVORRICHTUNG FUER DRUCKVERSUCHE 36
3.1.2 SIGNALVERARBEITUNG DER SCHALLEMISSIONSANALYSE 43
3.2 MODELLIERUNG DES LEBENSDAUERVERHALTENS 45
3.2.1 IMPLEMENTIERUNG DER NICHTLINEAREN SPANNUNGS-VERZERRUNGSBEZIEHUNGEN
IN DIE FINITE-ELEMENTE-ANALYSE 45
3.2.2 ERLAEUTERUNG DER VERWENDETEN ITERATIONSMETHODIK 47
3.2.3 ANALYSE DES WERKSTOFFVERSAGENS 4 8
3.2.4 KOPPLUNG DES WERKSTOFFVERSAGENSMODELLS AN DIE
FINITEELEMENTE-ANALYSE 51
4 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNG DES NICHTLINEAREN WERKSTOFFVERHALTENS EI
NES CFK 5 7
4.1 LAMINATHERSTELLUNG 57
4.2 SCHALLEMISSIONSANALYSE AM MATRIX-WERKSTOFF 59
4.3 SPANNUNGS-VERZERRUNGS-BEZIEHUNGEN 60
4.3.1 QUASI-STATISCHE SPANNUNGS-VERZERRUNGS-BEZIEHUNGEN DES
MATRIX-WERKSTOFFS 60
4.3.2 QUASI-STATISCHE ZUG- UND DRUCKVERSUCHE AM UNIDIREKTIONALEN LA
MINAT 62
4.3.3 QUASI-STATISCHE ZUG- UND DRUCKVERSUCHE AM QUASI-ISOTROPEN LA
MINAT MIT KREISAUSSCHNITT 65
4.4 EINSTUFENVERSUCHE AN UNIDIREKTIONALEN PROBEKOERPERN 69
4.5 ERMITTLUNG DER RESTFESTIGKEIT 71
4.6 ERMITTLUNG DER STEIFIGKEITSDEGRADATION 72
4.7 ERMUEDUNGSVERSUCHE AN QUASI-ISOTROPEN PROBEKOERPERN MIT
KREISAUSSCHNITT 76
4.8 UNTERSUCHUNG DER SCHADENSENTWICKLUNG BEI ZYKLISCHER BELASTUNG . . .
77
5 FE-LEBENSDAUERANALYSE UND SCHADENSFORTSCHRITTSBERECHNUNG 8 5
5.1 AUSWAHL EINES FKV-BAUELEMENTS ALS ANWENDUNGSBEISPIEL DES NICHTLI
NEAREN WERKSTOFF- UND LEBENSDAUERMODELLS 85
IMAGE 3
5.2 FE-IMPLEMENTIERUNG DER LEBENSDAUERANALYSE MIT NICHTLINEAREN SVB . .
8 6
5.2.1 AUFBAU UND FUNKTIONEN 86
5.2.2 NUMERISCHE ABBILDUNG DER RESTSTEIFIGKEIT BEI FASERVERSAGEN . . 90
5.2.3 NUMERISCHE ABBILDUNG DER STEIFIGKEITSDEGRADATION BEI
ZWISCHENFASERBRUCH UND ERMUEDUNGSINDIZIERTER DEGRADATION 92
5.2.4 RECHENSCHRITTSTEUERUNG 92
5.2.5 GEOMETRIEMODELLIERUNG 95
5.2.6 MODELLUEBERPRUEFUNG 97
5.2.7 VORHERSAGE DES QUASI-STATISCHEN VERSAGENS 98
5.2.8 SCHWINGSPIELABHAENGIGE VERSAGENSFORTSCHRITTSMODELLIERUNG . . . 100
5.2.9 LEBENSDAUERANALYSEN 103
5.2.10 EINFLUSS DER SVB UND DER STEIFIGKEITSDEGRADATION AUF DIE LEBENS
DAUERANALYSE 105
6 DISKUSSION UND AUSBLICK 109
7 ZUSAMMENFASSUNG 117
LITERATURVERZEICHNIS 119
EIGENE VEROEFFENTLICHUNGEN 133
A SPANNUNGSKONZENTRATION DURCH KREISAUSSCHNITTE UND KERBEN 135
B KONTINUUMSMECHANISCHE GRUNDGLEICHUNGEN 139
C SCHALLEMISSIONSANALYSE 141
C.1 TYPISCHE CHARAKTERISTIK DER EINGESETZTEN SAE-MIKROFONE 141
D DETAILS DER QUASI-STATISCHEN UNTERSUCHUNGEN 143
LISTE BETREUTER STUDIEN- UND DIPLOMARBEITEN 147
LEBENSLAUF 149
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