Charakterisierung faserverstärkter Elastomere für formvariable Strukturflächen:
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2012
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 STAND DER TECHNIK 1
1.2 MOTIVATION UND ZIEL DER ARBEIT 9
1.3 DURCHGEFUEHRTE UNTERSUCHUNGEN 10
2 ELASTOMERE MATRIXWERKSTOFFE 1 1
2.1 EINTEILUNG DER POLYMERE IN THERMOPLASTE, DUROPLASTE UND ELASTOMERE .
. . . 11 2.2 AUSWAHL GEEIGNETER ELASTOMERER MATRIXWERKSTOFFE 14
2.3 MECHANISCHES VERHALTEN VON ELASTOMEREN MATRIXWERKSTOFFEN 18
2.3.1 INTERNE DISSIPATION 18
2.3.2 MULLINS-EFFEKT 20
2.3.3 VISKOELASTIZITAET 21
2.3.4 HYPERELATIZITAET 21
2.4 EXPERIMENTELLE ERMITTLUNG DER ELASTISCHEN KENNWERTE IM UNIAXIALEN
ZUGVERSUCH 22 2.4.1 STAND DER TECHNIK / BISHERIGE PRUEFNORMEN 22
2.4.2 PROBEKOERPERHERSTELLUNG 23
2.4.3 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 25
2.4.4 VERSUCHSERGEBNISSE 27
2.5 THERMOELASTISCHES VERHALTEN 34
2.5.1 GLASUEBERGANGS- / KRISTALLISATIONSTEMPERATUR 35
2.6 NACHBEHANDLUNG ZUR VERBESSERUNG DER ELASTISCHEN EIGENSCHAFTEN 37 2.7
ERSTELLUNG VON MATERIALMODELLEN ZUR VERWENDUNG IN FE SIMULATIONEN . . .
. 40
3 HERSTELLUNG VON FASERVERSTAERKTEN ELASTOMEREN 4 3
3.1 FASERVERSTAERKTE SILIKONE IN NASSLAMINIERTECHNIK 43
3.1.1 VERWENDETER MATRIXWERKSTOFF 45
3.1.2 VERWENDETE FASER 45
3.1.3 VERWENDETE PRIMER 46
3.2 FASERVERSTAERKTE POLYURETHANE IN INFILTRATIONTECHNIK 46
3.2.1 VERWENDETES POLYURETHANMATRIXSYSTEM 47
3.2.2 VERWENDETER PRIMER 48
3.3 PREPREGHERSTELLUNG 49
3.4 PROBENHERSTELLUNG 49
4 BESTIMMUNG DER MECHANISCHEN KENNWERTE DER UNIDIREKTIONALEN SCHICHT 5 1
4.1 BESTIMMUNG DER MECHANISCHEN KENNWERTE AM FE MODELL DER EINHEITSZELLE
51
V I I
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IMAGE 2
4.1.1 MATERIALMODELLE FUER VERSTAERKUNGSFASER UND MATRIXWERKSTOFF 5 1
4.1.2 MODELLIERUNG EINER EINHEITSZELLE 52
4.1.3 AUFBAU EINES BLOCKS AUS EINHEITSZELLEN 55
4.1.4 AUFBRINGEN DER PERIODISCHEN RANDBEDINGUNGEN (PBC) 57
4.1.5 AUFBRINGEN DER VERSCHIEBUNGSRANDBEDINGUNGEN 58
4.1.6 VORGEHEN ZUR NUMERISCHEN LOESUNG UND AUSWERTUNG DER LASTFAELLE . . .
62 4.2 MODELLVERIFIKATION UND -VALIDIERUNG 65
4.2.1 VERGLEICH MEHRERER SIMULATIONSMODELLE 65
4.2.2 BERECHNUNG DER MATERIALKENNWERTE FUER EINEN HOMOGENEN, ORTHOTROPEN
WERKSTOFF 69
4.2.3 PARAMETERVARIATION UND IDENTIFIKATION DER EINFLUSSGROESSEN AUF DAS
MO DELLVERHALTEN 70
4.3 MODELLVALIDIERUNG DURCH EXPERIMENTELLE TESTS 77
4.3.1 VERGLEICH DER STEIFIGKEITEN MIT DEM UNIAXIALEN ZUGVERSUCH 78
4.3.2 VERGLEICH DER FESTIGKEITEN MIT DEM UNIAXIALEN ZUGVERSUCH 8 1
4.4 THERMOELASTISCHES VERHALTEN 9 1
4.5 ZUSAMMENFASSUNG 94
5 LAMINATKENNWERTE FASERVERSTAERKTER ELASTOMERE AUS UNIDIREKTIONALEN
SCHICH TEN 97
5.1 FE MODELL DES BELIEBIG GESCHICHTETEN MEHRSCHICHTVERBUNDES (MSV) IM
EIN ACHSIGEN ZUGVERSUCH 98
5.1.1 MODELLAUFBAU 99
5.1.2 MATERIALMODELLE 100
5.1.3 MODELLVERIFIKATION 100
5.2 EINFLUSS DER PROBENGEOMETRIE UND FASERORIENTIERUNG AUF DIE KENNWERTE
IM UNIAXIALEN ZUGVERSUCH 100
5.3 NOTWENDIGKEIT EINER BERUEHRUNGSLOSEN MESSUNG 102
5.4 OPTIMIERUNG DES AUSWERTEVERFAHRENS ZUR BESTIMMUNG DER
MATERIALKENNWERTE DES MSV 104
5.5 VERGLEICH MIT EXPERIMENTELLEN TESTS 106
5.5.1 UNIAXIALER ZUGVERSUCH 106
5.5.2 BIAXIALER ZUGVERSUCH 108
5.5.3 VERGLEICH DER METHODEN UND KORRELATION DER EXPERIMENTELLEN TESTS .
. 114 5.6 ZUSAMMENFASSUNG 118
6 KENNWERTERMITTLUNG VON FASERVERSTAERKTEN ELASTOMEREN AUS TEXTILEN
HALBZEU GEN 1 2 1
6.1 MOEGLICHKEITEN DER SIMULATION VON F V W AUS TEXTILIEN 122
6.2 MIKROGEOMETRIEERSTELLUNG VON GEWEBEN MIT WISETEX 126
6.2.1 EINZELFASER 126
6.2.2 FASERBUENDEL 127
6.2.3 GEWEBE 127
6.2.4 FE EXPORT 129
V I I I
IMAGE 3
6.3 EINFLUSS DER TEXTILEN FASERARCHITEKTUR AUF DAS STEIFIGKEITSVERHALTEN
129
6.3.1 BIAXIALES GEWEBE 130
6.3.2 TRIAXIALES GEWEBE 136
6.4 ZUSAMMENFASSUNG 140
7 STRUKTURBEISPIEL: MECHANISCH REKONFIGURIERBARER
SATELLITENANTENNENREFLEKTOR 1 4 1 7.1 ANFORDERUNGEN DER REFLEKTIERENDEN
OBERFLAECHE 141
7.2 AUFBAU DES LABORMODELLS 145
7.3 KORRELATION UND ERGEBNISSE 146
7.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 147
8 ZUSAMMENFASSUNG / AUSBLICK 1 5 1
9 LITERATURVERZEICHNIS 153
I X
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