Verfügbarkeit: Mikromechanische Versagensmodellierung langfaserverstärkter Verbundwerkstoffe

Mikromechanische Versagensmodellierung langfaserverstärkter Verbundwerkstoffe:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Schmerbauch, Mario (VerfasserIn)
Format:	Abschlussarbeit Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Kassel kassel university press 2020
Schlagworte:	Faserverbundwerkstoff Rissausbreitung Finite-Elemente-Methode Probekörper > Werkstoffprüfung Rissbildung Mikroriss Mikrostruktur Bruchmechanik Langfaser Mechanisches Versagen Interelement-Crack-Method langfaserverstärkte Composites Bruchortskurven Rissorientierung Versagensmodellierung Mikromechanik Hochauflösende Methode der Zellen Hochschulschrift
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	vii, 270 Seiten 24 cm x 17 cm
ISBN:	9783737608831 3737608830

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1.1 MOTIVATION ........................................................................................................ 1 1.2 STAND DER FORSCHUNG ......................................................................................... 2 1.3 ZIEL ....................................................................................................................... 7 2 VERSAGEN VON LANGFASERVERSTAERKTEN VERBUNDWERKSTOFFEN 9 2.1 ERSCHEINUNGSFORMEN ......................................................................................... 9 2.2 MODELLBILDUNG ..................................................................................................... 13 3 KONTINUUMSMIKROMECHANIK 21 3.1 REPRAESENTATIVES VOLUMENELEMENT, EINHEITSZELLE, SEPARATION DER SKALEN UND HOMOGENISIERBARKEIT ............................................................................................. 21 3.2 HOMOGENISIERUNG, LOKALISIERUNG UND ZWEISKALENBERECHNUNG ............................ 24 3.3 METHODE DER ASYMPTOTISCHEN ENTWICKLUNG ......................................................... 32 3.4 INTERELEMENT-CRACK-METHOD ................................................................................. 37 4 HOCHAUFLOESENDE METHODE DER ZELLEN 45 4.1 GESCHICHTLICHE ENTWICKLUNG DER ZELLENMETHODE ................................................ 45 4.2 DEFINITION DER MIKROMECHANISCHEN RANDWERTAUFGABE .................................... 51 4.3 KONSTITUTIVMODELLE ................................................................................................ 53 4.3.1 LINEARE ORTHOTROPE ELASTIZITAET .................................................................. 53 4.3.2 GRENZFLAECHENMODELL NACH CAMANHO UND DAEVILA .................................. 56 4.4 RAEUMLICHE DISKRETISIERUNG UND VERSCHIEBUNGSANSATZ ....................................... 60 4.5 KONTINUITAETS- UND GLEICHGEWICHTSBEDINGUNGEN ................................................... 64 4.5.1 PERFEKTER MATERIALVERBUND ........................................................................ 64 4.5.2 IMPERFEKTER MATERIAL VERBUEND .................................................................. 66 4.6 ALGEBRAISIERUNG DER RANDWERTAUFGABE ............................................................... 68 4.6.1 VORGEHEN ................................................................................................... 68 4.6.2 SPANNUNGS-DEFORMATIONS-BEZIEHUNG DER VOLUMENUNTERZELLE ............ 70 4.6.3 SPANNUNGS-VERSCHIEBUNGS-BEZIEHUNG DER GRENZFLAECHENUNTERZELLE ... 79 4.6.4 AUSWERTEN DER SPANNUNGSKONTINUITAETSBEDINGUNGEN ............................... 82 4.7 DIREKTE STEIFIGKEITSMETHODE ................................................................................. 83 4.8 LAGERUNG DER EINHEITSZELLE .................................................................................... 89 4.9 LOESEN DES MIKROSTRUKTURGLEICHUNGSSYSTEMS ......................................................... 95 4.9.1 N EWTON - VERFAHREN ................................................................................. 95 4.9.2 STAGGERED-SOLUTION-SCHEME ..................................................................... 99 4.10 BERECHNUNG DER EFFEKTIVEN GROESSEN ...................................................................... 101 4.11 IMPLEMENTIERUNG ................................................................................................. 110 5 PARAMETERIDENTIFIKATION FUER DAS MIKROMECHANISCHE MODELL MIT ENTFESTIGUNG 111 5.1 VERSUCHSDATENBASIS .............................................................................................. 111 5.2 PROZESSSTEUERUNG ................................................................................................. 113 5.2.1 UNIAXIALE SPANNUNGSZUSTAENDE ................................................................ 113 5.2.2 BIAXIALE SPANNUNGSREGELUNG ................................................................... 115 5.3 HFGMC-MODELL DER SINGLE-FIBER-RUC .............................................................. 118 5.4 KENNWERTERMITTLUNG UND VERIFIKATION ................................................................. 120 5.4.1 BESTIMMUNG VON MATERIALPARAMETERN .................................................. 120 5.4.2 EINHEITSZELLE AUS MATRIXMATERIAL ........................................................... 123 5.4.3 SINGLE-FIBER-RUC FUER ZWISCHENFASERVERSAGEN ...................................... 126 5.4.4 MAXIMALSPANNUNGSKRITERIUM FUER FASERBRUCH ......................................... 130 5.5 PARAMETERSTUDIE ZUM GRENZFLAECHENMODELL ........................................................ 131 5.5.1 EFFEKT AUF DIE MAKROSKOPISCHE MATERIALANTWORT ................................... 131 5.5.2 WIRKUNG AUF DIE MIKRORISSBILDUNG ........................................................ 140 6 NUMERISCHE ASPEKTE DER HFGMC-LOESUNG 143 6.1 LINEAR-ELASTISCHE VERBUNDWERKSTOFFE ................................................................. 143 6.1.1 QUADRATISCHE EINHEITSZELLE VS. HEXAGONALE EINHEITSZELLE ....................... 143 6.1.2 PUNKTWEISE LAGERUNG DER EINHEITSZELLE .................................................. 152 6.1.3 EINFLUSS DER NUMERISCHEN INTEGRATIONSORDNUNG ...................................... 157 6.1.4 NETZSTUDIE MIT VERGLEICH ZUR FEM ........................................................ 157 6.1.5 RECHENZEIT .............................................................................................. 168 6.2 SINGLE-FIBER-RUC MIT GRENZFLAECHENSCHAEDIGUNG ............................................... 168 6.2.1 EFFEKTIVE VERZERRUNG UND MAKROHOMOGENITAETSBEDINGUNG .................... 168 6.2.2 KONVERGENZVERHALTEN DES N EWTON - VERFAHRENS ...................................... 170 6.2.3 ITERATIVER LOESER VS. STAGGERED-SOLUTION-SCHEME ................................... 173 7 VERSAGENSANALYSE 175 7.1 RAEUMLICHER DISKRETISIERUNGSEINFLUSS .................................................................... 175 7.2 BRUCHORTSKURVEN UND RISSWINKELBESTIMMUNG ..................................................... 178 7.2.1 RUC-MODELLANTWORT VS. PHAENOMENOLOGISCHE BRUCHBEDINGUNG . . . . 178 7.2.2 UNIAXIALE SPANNUNGSPROZESSE ................................................................ 179 7.2.2.1 TRANSVERSALER ( 722)-ZUG ......................................................................................... 179 7.2.2.2 TRANSVERSALER (^J-ZUG ........................................................... 180 7.2.2.3 TRANSVERSALER ( 722) -DRUCK ........................................................ 181 7.2.2.4 TRANSVERSALER (033) -DRUCK ........................................................ 182 7.2.2.5 LONGITUDINALER (R^-SCHUB ..................................................... 183 7.2.2.6 LONGITUDINALER (RIA^-SCHUB ..................................................... 184 7.2.2.7 TRANSVERSALER (723)-SCHUB ........................................................ 185 7.2.2.8 VERSCHIEBUNGSFIGUREN .............................................................. 187 7.2.3 BIAXIALE SPANNUNGSPROZESSE ................................................................... 189 7.2.3.1 BESTIMMUNG DER FESTIGKEITEN .................................................. 189 7.2.3.2 ( T22MTF33)-BRUCHORTSKURVE ..................................................... 191 7.2.3.3 (CR22)-(TI2)-BRUCHORTSKURVE ..................................................... 193 7.2.3.4 (TT22)-(TI3)-BRUCHORTSKURVE ..................................................... 195 7.2.3.5 (CF22H T 23)-BRUCHORTSKURVE ...................................................... 197 7.2.3.6 (733 )-( TI 2) -BRUCHORTSKURVE ...................................................... 199 7.2.3.7 ((733)-(RI3^-BRUCHORTSKURVE ..................................................... 200 7.2.3.8 (C733)-(T23)-BRUCHORTSKURVE ..................................................... 201 7.2.3.9 (T23 M D 2) -BRUCHORTSKURVE ..................................................... 202 7.2.3.10 (T23)-(RI3)-BRUCHORTSKURVE .................................................... 204 7.2.3.11 (TI3)-0T2)-BRUCHORTSKURVE .................................................... 205 7.2.3.12 EINFLUSS DER FASERLAENGSSPANNUNG ........................................... 206 8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 209 ANHANG 211 A ERGAENZUNGEN ZU HOMOGENISIERUNG, LOKALISIERUNG UND ZWEISKALENBERECHNUNG 211 B LINEARISIERUNG DES CAMANHO-DAEVILA-MODELLS 213 C LOESEN DER RANDWERTAUFGABE NACH ALLEN MIKROVARIABLEN ODER VERSCHIEBUNGS FLUKTUATIONEN 217 D INTEGRATION DER VERZERRUNGS-VERSCHIEBUNGS-MATRIX 225 E GLOBALE FREIHEITSGRADE UND ZUORDNUNGSVEKTOREN 235 F ERGAENZUNGEN ZU NETZSTUDIE MIT VERGLEICH ZUR FEM 239 G MAKROSKOPISCHE BRUCHKRITERIEN 241 G.L PUCK ..................................................................................................................... 241 G.2 CUNTZE .................................................................................................................. 245 G.3 HASHIN .................................................................................................................. 246 G.4 TSAI-WU ............................................................................................................... 247 NOTATION, HINWEISE, ABKUERZUNGEN UND WESENTLICHE SYMBOLE 249 SCHRIFTTUM 257
adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1.1 MOTIVATION . 1 1.2 STAND DER FORSCHUNG . 2 1.3 ZIEL . 7 2 VERSAGEN VON LANGFASERVERSTAERKTEN VERBUNDWERKSTOFFEN 9 2.1 ERSCHEINUNGSFORMEN . 9 2.2 MODELLBILDUNG . 13 3 KONTINUUMSMIKROMECHANIK 21 3.1 REPRAESENTATIVES VOLUMENELEMENT, EINHEITSZELLE, SEPARATION DER SKALEN UND HOMOGENISIERBARKEIT . 21 3.2 HOMOGENISIERUNG, LOKALISIERUNG UND ZWEISKALENBERECHNUNG . 24 3.3 METHODE DER ASYMPTOTISCHEN ENTWICKLUNG . 32 3.4 INTERELEMENT-CRACK-METHOD . 37 4 HOCHAUFLOESENDE METHODE DER ZELLEN 45 4.1 GESCHICHTLICHE ENTWICKLUNG DER ZELLENMETHODE . 45 4.2 DEFINITION DER MIKROMECHANISCHEN RANDWERTAUFGABE . 51 4.3 KONSTITUTIVMODELLE . 53 4.3.1 LINEARE ORTHOTROPE ELASTIZITAET . 53 4.3.2 GRENZFLAECHENMODELL NACH CAMANHO UND DAEVILA . 56 4.4 RAEUMLICHE DISKRETISIERUNG UND VERSCHIEBUNGSANSATZ . 60 4.5 KONTINUITAETS- UND GLEICHGEWICHTSBEDINGUNGEN . 64 4.5.1 PERFEKTER MATERIALVERBUND . 64 4.5.2 IMPERFEKTER MATERIAL VERBUEND . 66 4.6 ALGEBRAISIERUNG DER RANDWERTAUFGABE . 68 4.6.1 VORGEHEN . 68 4.6.2 SPANNUNGS-DEFORMATIONS-BEZIEHUNG DER VOLUMENUNTERZELLE . 70 4.6.3 SPANNUNGS-VERSCHIEBUNGS-BEZIEHUNG DER GRENZFLAECHENUNTERZELLE . 79 4.6.4 AUSWERTEN DER SPANNUNGSKONTINUITAETSBEDINGUNGEN . 82 4.7 DIREKTE STEIFIGKEITSMETHODE . 83 4.8 LAGERUNG DER EINHEITSZELLE . 89 4.9 LOESEN DES MIKROSTRUKTURGLEICHUNGSSYSTEMS . 95 4.9.1 N EWTON - VERFAHREN . 95 4.9.2 STAGGERED-SOLUTION-SCHEME . 99 4.10 BERECHNUNG DER EFFEKTIVEN GROESSEN . 101 4.11 IMPLEMENTIERUNG . 110 5 PARAMETERIDENTIFIKATION FUER DAS MIKROMECHANISCHE MODELL MIT ENTFESTIGUNG 111 5.1 VERSUCHSDATENBASIS . 111 5.2 PROZESSSTEUERUNG . 113 5.2.1 UNIAXIALE SPANNUNGSZUSTAENDE . 113 5.2.2 BIAXIALE SPANNUNGSREGELUNG . 115 5.3 HFGMC-MODELL DER SINGLE-FIBER-RUC . 118 5.4 KENNWERTERMITTLUNG UND VERIFIKATION . 120 5.4.1 BESTIMMUNG VON MATERIALPARAMETERN . 120 5.4.2 EINHEITSZELLE AUS MATRIXMATERIAL . 123 5.4.3 SINGLE-FIBER-RUC FUER ZWISCHENFASERVERSAGEN . 126 5.4.4 MAXIMALSPANNUNGSKRITERIUM FUER FASERBRUCH . 130 5.5 PARAMETERSTUDIE ZUM GRENZFLAECHENMODELL . 131 5.5.1 EFFEKT AUF DIE MAKROSKOPISCHE MATERIALANTWORT . 131 5.5.2 WIRKUNG AUF DIE MIKRORISSBILDUNG . 140 6 NUMERISCHE ASPEKTE DER HFGMC-LOESUNG 143 6.1 LINEAR-ELASTISCHE VERBUNDWERKSTOFFE . 143 6.1.1 QUADRATISCHE EINHEITSZELLE VS. HEXAGONALE EINHEITSZELLE . 143 6.1.2 PUNKTWEISE LAGERUNG DER EINHEITSZELLE . 152 6.1.3 EINFLUSS DER NUMERISCHEN INTEGRATIONSORDNUNG . 157 6.1.4 NETZSTUDIE MIT VERGLEICH ZUR FEM . 157 6.1.5 RECHENZEIT . 168 6.2 SINGLE-FIBER-RUC MIT GRENZFLAECHENSCHAEDIGUNG . 168 6.2.1 EFFEKTIVE VERZERRUNG UND MAKROHOMOGENITAETSBEDINGUNG . 168 6.2.2 KONVERGENZVERHALTEN DES N EWTON - VERFAHRENS . 170 6.2.3 ITERATIVER LOESER VS. STAGGERED-SOLUTION-SCHEME . 173 7 VERSAGENSANALYSE 175 7.1 RAEUMLICHER DISKRETISIERUNGSEINFLUSS . 175 7.2 BRUCHORTSKURVEN UND RISSWINKELBESTIMMUNG . 178 7.2.1 RUC-MODELLANTWORT VS. PHAENOMENOLOGISCHE BRUCHBEDINGUNG . . . . 178 7.2.2 UNIAXIALE SPANNUNGSPROZESSE . 179 7.2.2.1 TRANSVERSALER ( 722)-ZUG . 179 7.2.2.2 TRANSVERSALER (^J-ZUG . 180 7.2.2.3 TRANSVERSALER ( 722) -DRUCK . 181 7.2.2.4 TRANSVERSALER (033) -DRUCK . 182 7.2.2.5 LONGITUDINALER (R^-SCHUB . 183 7.2.2.6 LONGITUDINALER (RIA^-SCHUB . 184 7.2.2.7 TRANSVERSALER (723)-SCHUB . 185 7.2.2.8 VERSCHIEBUNGSFIGUREN . 187 7.2.3 BIAXIALE SPANNUNGSPROZESSE . 189 7.2.3.1 BESTIMMUNG DER FESTIGKEITEN . 189 7.2.3.2 ( T22MTF33)-BRUCHORTSKURVE . 191 7.2.3.3 (CR22)-(TI2)-BRUCHORTSKURVE . 193 7.2.3.4 (TT22)-(TI3)-BRUCHORTSKURVE . 195 7.2.3.5 (CF22H T 23)-BRUCHORTSKURVE . 197 7.2.3.6 (733 )-( TI 2) -BRUCHORTSKURVE . 199 7.2.3.7 ((733)-(RI3^-BRUCHORTSKURVE . 200 7.2.3.8 (C733)-(T23)-BRUCHORTSKURVE . 201 7.2.3.9 (T23 M D 2) -BRUCHORTSKURVE . 202 7.2.3.10 (T23)-(RI3)-BRUCHORTSKURVE . 204 7.2.3.11 (TI3)-0T2)-BRUCHORTSKURVE . 205 7.2.3.12 EINFLUSS DER FASERLAENGSSPANNUNG . 206 8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 209 ANHANG 211 A ERGAENZUNGEN ZU HOMOGENISIERUNG, LOKALISIERUNG UND ZWEISKALENBERECHNUNG 211 B LINEARISIERUNG DES CAMANHO-DAEVILA-MODELLS 213 C LOESEN DER RANDWERTAUFGABE NACH ALLEN MIKROVARIABLEN ODER VERSCHIEBUNGS FLUKTUATIONEN 217 D INTEGRATION DER VERZERRUNGS-VERSCHIEBUNGS-MATRIX 225 E GLOBALE FREIHEITSGRADE UND ZUORDNUNGSVEKTOREN 235 F ERGAENZUNGEN ZU NETZSTUDIE MIT VERGLEICH ZUR FEM 239 G MAKROSKOPISCHE BRUCHKRITERIEN 241 G.L PUCK . 241 G.2 CUNTZE . 245 G.3 HASHIN . 246 G.4 TSAI-WU . 247 NOTATION, HINWEISE, ABKUERZUNGEN UND WESENTLICHE SYMBOLE 249 SCHRIFTTUM 257
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