Experimentelle und numerische Untersuchung ermüdungsinduzierter Mikroschädigung in transversal belasteten kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Mainz GmbH
2023
|
| Ausgabe: | 1. Auflage |
| Schriftenreihe: | IKV - Berichte aus der Kunststoffverarbeitung, Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen
328 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | iv, 214 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm x 14.8 cm, 307 g |
| ISBN: | 9783958864740 3958864740 |
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|---|---|
| adam_text | I
NHALTSVERZEICHNIS
1
A
BSTRACT
......................................................
1
2
Z
USAMMENFASSUNG
...............................................
2
2
S
UMM
ARY
......................................................
3
3
E
INLEITUNG
....................................................
4
3.1
PROBLEMSTELLUNG
........................................................................................................................................
4
3.2
ZIELSETZUNG
UND
LOESUNGSWEG
..................................................................................................................
5
4
W
ERKSTOFFLICHE
G
RUNDLAGEN
.....................................
7
4.1
QUASI-STATISCHES
MATERIALVERHALTEN
EINER
UD-SCHICHT
....................................................
7
4.1.1
MATRIXDOMINIERTES
VERHALTEN
...............................................................................................................
7
4.1.2
FASERPARALLELES
VERHALTEN
.....................................................................................................................
9
4.2
ERMUEDUNGSVERHALTEN
EINER
UD-ES
UNTER
TRANSVERSALER
BELASTUNG
...................................................
10
5
B
ESTIMMUNG
DER
E
IGENSCHAFTEN
DER
F
ASER
/M
ATRIX
-G
RENZFLAECHE
........
13
5.1
SPANNUNGSFELD
FUER
DAS
PROBLEM
DES
ZYLINDERFOERMIGEN
EINSCHLUSSES
................................................
15
5.2
BERECHNUNG
DES
GRENZFLAECHENVERSAGEN
EINES
FILAMENTS
IN
UMFANGSRICHTUNG
.................................
18
5.2.1
BESTIMMUNG
DER
ENERGIEFREISETZUNGSRATEN
DER
GRENZFLAECHE
.............................................................
21
5.3
VERSAGEN
IN
AXIALER
RICHTUNG,
KONZEPT
DER
YYTUNNELING
CRACKS
.......................................................
24
5.4
ENTWICKLUNG
EINES
MODELLPROBEKOERPERS
ZUR
ANALYSE
DES
VERSAGENSPROZESSES
................................
27
5.4.1
ABLEITUNG
DER
GEOMETRIE
EINES
MODELLPROBEKOERPERS
ZUR
BESTIMMUNG
DER
GRENZFLAECHENEIGENSCHAFTEN
VON
CFK
................................................................................................
28
5.4.2
BESTIMMUNG
UND
DISKUSSION
DES
MIKROMECHANISCHEN
SPANNUNGSZUSTANDS
IM
PROBEKOERPER
..........
33
5.4.3
EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNG
DER
VERSAGENSINITIIERUNG
UNTER
TRANSVERSALER
ZUGBELASTUNG
............
36
5.4.4
EXTRAKTION
DES
RISSFORTSCHRITTS
UND
SCHADENSANALYSE
......................................................................
42
5.5
BERECHNUNG
DER
BRUCHMECHANISCHEN
KENNWERTE
DER
GRENZFLAECHE:
RISSFORTSCHRITT
IN
UMFANGSRICHTUNG
.................................................................................................................................
47
5.6
SIMULATION
DES
PROGRESSIVEN
SCHAEDIGUNGSVERHALTENS
UNTER
TRANSVERSALER
BELASTUNG
...................
58
5.6.1
SCHAEDIGUNGSMODELLIERUNG
MITHILFE
VON
KOHAESIVZONENELEMENTEN
...................................................
58
5.6.2
SIMULATION
DES
TRANSVERSE
SINGLE
FIBRE
TESTS
UND
KALIBRIERUNG
DER
KOHAESIVZONENMODELLE
.........
61
6
E
XPERIMENTELLE
U
NTERSUCHUNG
DER
M
IKROSCHAEDIGUNG
UNTER
STATISCHER
B
ELASTUNG
...................................................
67
6.1
MECHANISMEN
SPEZIFISCHE
QUANTIFIZIERUNG
DER
SCHAEDIGUNGSEVOLUTION
MITHILFE
DER
SCHALLEMISSIONSANALYSE
(AE)
...............................................................................................................
67
6.1.1
FUNKTIONSWEISE
UND
EINFLUSSFAKTOREN
IM
KONTEXT
DER
ANWENDUNG
IN
FVK
....................................
67
6.1.2
EIGENSCHAFTEN
EINES
AE-SIGNALS
.......................................................................................................
69
6.1.3
VORUEBERLEGUNGEN
ZUR
DETEKTIERBARKEIT
DER
SCHAEDIGUNGSMECHANISMEN
............................................
71
6.1.4
QUANTIFIZIERUNG
DER
MECHANISMEN
SPEZIFISCHEN
SCHAEDIGUNGSEVOLUTION
...........................................
74
6.1.5
ASSOZIATION
VON
SIGNALCLUSTERN
UND
SCHAEDIGUNGSMECHANISMEN
.......................................................
74
6.2
RANDBEDINGUNGEN
DER
EXPERIMENTELLEN
UNTERSUCHUNGEN
................................................................
81
6.2.1
EINSTELLUNGEN
DES
AE-SYSTEMS
.........................................................................................................
81
I
NHALTSVERZEICHNIS
6.2.2
HERSTELLUNGSPROZESS
DER
ROHRPROBEN
..................................................................................................
82
6.3
SCHAEDIGUNGSEVOLUTION
UNTER
QUASISTATISCHER
BEANSPRUCHUNG
..........................................................
83
6.3.1
SPANNUNGSZUSTAND
AN
DER
GRENZFLAECHE
UNTER
QUERBELASTUNG
..............................................................
84
6.3.2
QUERZUGBEANSPRUCHUNG
......................................................................................................................
85
6.3.3
QUER-/LAENGSSCHUBBEANSPRUCHUNG
.......................................................................................................
88
6.3.4
QUERDRUCKBEANSPRUCHUNG
...................................................................................................................
92
6.3.5
ZUSAMMENFASSUNG
DER
SCHAEDIGUNGSEVOLUTION
UNTER
DEN
QUER-BASISBEANSPRUCHUNGEN
....................
94
7
N
UMERISCHE
U
NTERSUCHUNG
DER
M
IKROSCHAEDIGUNG
UNTER
STATISCHER
B
ELASTUNG
....................................................
96
7.1
EIGENSCHAFTEN
DER
C-FASER
UND
EINGANGSDATEN
.................................................................................
99
7.2
MIKROSCHAEDIGUNG
UNTER
QUASI-STATISCHER
TRANSVERSALBELASTUNG
....................................................
101
7.2.1
NUMERISCH
BERECHNETE
SCHAEDIGUNGSEVOLUTION
UNTER
QUERZUG
........................................................
101
7.2.2
NUMERISCH
BERECHNETE
SCHAEDIGUNGSEVOLUTION
UNTER
QUER-/LAENGSSCHUB
.........................................
103
7.2.3
NUMERISCH
BERECHNETE
SCHAEDIGUNGSEVOLUTION
UNTER
QUERDRUCK
.....................................................
105
7.2.4 DISKUSSION
DER
ERKENNTNISSE
............................................................................................................
107
8
E
XPERIMENTELLE
U
NTERSUCHUNG
DES
E
RMUEDUNGSVERHALTENS
VON
CFK
...
109
8.1
SCHAEDIGUNG
UNTER
ZYKLISCHER
QUERBEANSPRUCHUNG
UND
AUSWIRKUNG
AUF
DIE
FESTIGKEIT
.............
109
8.1.1
ZYKLISCHE
QUERZUGBELASTUNG
.............................................................................................................
113
8.1.2
ZYKLISCHE
QUER-/LAENGSSCHUBBEANSPRUCHUNG
....................................................................................
118
8.1.3
ZYKLISCHE
QUERDRUCKBELASTUNG
..........................................................................................................
124
8.2
AUSWIRKUNG
EINER
QUER-VORBELASTUNG
AUF
DIE
MECHANISCHEN
EIGENSCHAFTEN
..............................
125
8.2.1
INTERAKTION
MIT
DER
FASERPARALLELEN
DRUCKFESTIGKEIT
..........................................................................
126
8.2.2
INTERAKTION
EINER
QUER-VORBELASTUNG
MIT
DEN
TRANSVERSALEN
MATERIALEIGENSCHAFTEN
........................
130
8.2.2.1
EINFLUSS
EINER
SCHUBVORBELASTUNG
.............................................................................................
132
8.2.2.2
EINFLUSS
EINER
ZUGVORBELASTUNG
.................................................................................................
138
8.2.2.3
EINFLUSS
EINER
DRUCKVORBELASTUNG
.............................................................................................
140
9
M
IKROMECHANISCHER
S
PANNUNGSZUSTANDS
UNTER
SCHWELLENDER
B
ELASTUNG
143
9.1
AUSGANGSZUSTAND
UND
MATERIALMODELLE
...............................................................................................
144
9.1.1
MIKROMECHANISCHER
INITIALZUSTAND
....................................................................................................
144
9.1.2
EIGENSPANNUNGEN
DURCH
HERSTELLUNG
UND
ABBAU
NACH
FERTIGUNG
....................................................
145
9.2
MIKROMECHANISCHE
ZUSTANDSAENDERUNG
DURCH
MITTELSPANNUNGSKRIECHEN
UNTER
ERMUEDUNGSBELASTUNG
..........................................................................................................................
149
9.3
AUSWIRKUNG
DES
MITTELSPANNUNGSKRIECHENS
AUF
DAS
ERMUEDUNGSVERHALTEN
..................................
155
10
F
AZIT
&
A
USBLICK
..............................................
160
11
A
BKUERZUNGEN
,
F
ORMELZEICHEN
,
I
NDIZES
............................
163
11.1
ABKUERZUNGEN
.......................................................................................................................................
163
11.2
FORMELZEICHEN
......................................................................................................................................
164
11.2.1
LATEINISCH
..........................................................................................................................................
164
11.2.2
GRIECHISCH
.........................................................................................................................................
165
11.3
INDIZES
....................................................................................................................................................
166
I
NHALTSVERZEICHNIS
III
11.3.1
HOCHGESTELLT
......................................................................................................................................
166
11.3.2
TIEFGESTELLT
........................................................................................................................................
167
12
L
ITERATUR
...................................................
169
13
A
NHANG
.....................................................
177
13.1
DEFINITION
ZUSAETZLICHER
VARIABLEN
IN
KAPITEL
5
..................................................................................
177
13.2
MATERIALEIGENSCHAFTEN
VON
..........................................................................
177
13.2.1
BESTIMMUNG
DER
MATRIXEIGENSCHAFTEN
UND
MODELLIERUNG
DES
GROESSENEFFEKTES
.................................
177
13.2.2
BESCHREIBUNG
DES
ZEITABHAENGIGEN
VERHALTENS
DER
MATRIX
................................................................
182
13.2.2.1
BESTIMMUNG
DES
ZEIT-/TEMPERATUR
VERSEHIEBUNGSVERHALTENS
..................................................
184
13.2.2.2
MODELLIERUNG
DES
KRIECHVERHALTENS
..........................................................................................
186
13.3
ENTWICKLUNG
EINES
MODELLVERBUNDS
ZUR
ERMITTLUNG
DER
GRENZFLAECHENEIGENSCHAFTEN
.................
192
13.3.1
VORUEBERLEGUNGEN
ZUR
ERMITTLUNG
DER
BRUCHMECHANISCHEN
EIGENSCHAFTEN
DER
FASER/MATRIX
GRENZFLAECHE
.......................................................................................................................................
192
13.3.2
SPANNUNGEN
IN
EINER
EBENEN
MIKROPROBE
........................................................................................
195
13.3.3
VERGLEICH
DER
SPANNUNGSFELDER
IN
UD-ES
UND
MODELLVERBUND
......................................................
196
13.4
ENTWICKLUNG
EINES
ALGORITHMUS
ZUM
AUFFINDEN
VON
CLUSTERN
IN
AE-DATEN
................................
198
13.4.1
IDENTIFIKATION
VON
CLUSTERN
IN
AE-DATENSAETZEN
..............................................................................
200
13.4.2
ENTWICKLUNG
EINES
NEUEN
CLUSTERVERFAHRENS
....................................................................................
206
13.4.2.1
ERGEBNISSE
DES
CLUSTERNS
MITHILFE
DES
NEUEN
VERFAHRENS
........................................................
211
|
| adam_txt |
I
NHALTSVERZEICHNIS
1
A
BSTRACT
.
1
2
Z
USAMMENFASSUNG
.
2
2
S
UMM
ARY
.
3
3
E
INLEITUNG
.
4
3.1
PROBLEMSTELLUNG
.
4
3.2
ZIELSETZUNG
UND
LOESUNGSWEG
.
5
4
W
ERKSTOFFLICHE
G
RUNDLAGEN
.
7
4.1
QUASI-STATISCHES
MATERIALVERHALTEN
EINER
UD-SCHICHT
.
7
4.1.1
MATRIXDOMINIERTES
VERHALTEN
.
7
4.1.2
FASERPARALLELES
VERHALTEN
.
9
4.2
ERMUEDUNGSVERHALTEN
EINER
UD-ES
UNTER
TRANSVERSALER
BELASTUNG
.
10
5
B
ESTIMMUNG
DER
E
IGENSCHAFTEN
DER
F
ASER
/M
ATRIX
-G
RENZFLAECHE
.
13
5.1
SPANNUNGSFELD
FUER
DAS
PROBLEM
DES
ZYLINDERFOERMIGEN
EINSCHLUSSES
.
15
5.2
BERECHNUNG
DES
GRENZFLAECHENVERSAGEN
EINES
FILAMENTS
IN
UMFANGSRICHTUNG
.
18
5.2.1
BESTIMMUNG
DER
ENERGIEFREISETZUNGSRATEN
DER
GRENZFLAECHE
.
21
5.3
VERSAGEN
IN
AXIALER
RICHTUNG,
KONZEPT
DER
YYTUNNELING
CRACKS
"
.
24
5.4
ENTWICKLUNG
EINES
MODELLPROBEKOERPERS
ZUR
ANALYSE
DES
VERSAGENSPROZESSES
.
27
5.4.1
ABLEITUNG
DER
GEOMETRIE
EINES
MODELLPROBEKOERPERS
ZUR
BESTIMMUNG
DER
GRENZFLAECHENEIGENSCHAFTEN
VON
CFK
.
28
5.4.2
BESTIMMUNG
UND
DISKUSSION
DES
MIKROMECHANISCHEN
SPANNUNGSZUSTANDS
IM
PROBEKOERPER
.
33
5.4.3
EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNG
DER
VERSAGENSINITIIERUNG
UNTER
TRANSVERSALER
ZUGBELASTUNG
.
36
5.4.4
EXTRAKTION
DES
RISSFORTSCHRITTS
UND
SCHADENSANALYSE
.
42
5.5
BERECHNUNG
DER
BRUCHMECHANISCHEN
KENNWERTE
DER
GRENZFLAECHE:
RISSFORTSCHRITT
IN
UMFANGSRICHTUNG
.
47
5.6
SIMULATION
DES
PROGRESSIVEN
SCHAEDIGUNGSVERHALTENS
UNTER
TRANSVERSALER
BELASTUNG
.
58
5.6.1
SCHAEDIGUNGSMODELLIERUNG
MITHILFE
VON
KOHAESIVZONENELEMENTEN
.
58
5.6.2
SIMULATION
DES
TRANSVERSE
SINGLE
FIBRE
TESTS
UND
KALIBRIERUNG
DER
KOHAESIVZONENMODELLE
.
61
6
E
XPERIMENTELLE
U
NTERSUCHUNG
DER
M
IKROSCHAEDIGUNG
UNTER
STATISCHER
B
ELASTUNG
.
67
6.1
MECHANISMEN
SPEZIFISCHE
QUANTIFIZIERUNG
DER
SCHAEDIGUNGSEVOLUTION
MITHILFE
DER
SCHALLEMISSIONSANALYSE
(AE)
.
67
6.1.1
FUNKTIONSWEISE
UND
EINFLUSSFAKTOREN
IM
KONTEXT
DER
ANWENDUNG
IN
FVK
.
67
6.1.2
EIGENSCHAFTEN
EINES
AE-SIGNALS
.
69
6.1.3
VORUEBERLEGUNGEN
ZUR
DETEKTIERBARKEIT
DER
SCHAEDIGUNGSMECHANISMEN
.
71
6.1.4
QUANTIFIZIERUNG
DER
MECHANISMEN
SPEZIFISCHEN
SCHAEDIGUNGSEVOLUTION
.
74
6.1.5
ASSOZIATION
VON
SIGNALCLUSTERN
UND
SCHAEDIGUNGSMECHANISMEN
.
74
6.2
RANDBEDINGUNGEN
DER
EXPERIMENTELLEN
UNTERSUCHUNGEN
.
81
6.2.1
EINSTELLUNGEN
DES
AE-SYSTEMS
.
81
I
NHALTSVERZEICHNIS
6.2.2
HERSTELLUNGSPROZESS
DER
ROHRPROBEN
.
82
6.3
SCHAEDIGUNGSEVOLUTION
UNTER
QUASISTATISCHER
BEANSPRUCHUNG
.
83
6.3.1
SPANNUNGSZUSTAND
AN
DER
GRENZFLAECHE
UNTER
QUERBELASTUNG
.
84
6.3.2
QUERZUGBEANSPRUCHUNG
.
85
6.3.3
QUER-/LAENGSSCHUBBEANSPRUCHUNG
.
88
6.3.4
QUERDRUCKBEANSPRUCHUNG
.
92
6.3.5
ZUSAMMENFASSUNG
DER
SCHAEDIGUNGSEVOLUTION
UNTER
DEN
QUER-BASISBEANSPRUCHUNGEN
.
94
7
N
UMERISCHE
U
NTERSUCHUNG
DER
M
IKROSCHAEDIGUNG
UNTER
STATISCHER
B
ELASTUNG
.
96
7.1
EIGENSCHAFTEN
DER
C-FASER
UND
EINGANGSDATEN
.
99
7.2
MIKROSCHAEDIGUNG
UNTER
QUASI-STATISCHER
TRANSVERSALBELASTUNG
.
101
7.2.1
NUMERISCH
BERECHNETE
SCHAEDIGUNGSEVOLUTION
UNTER
QUERZUG
.
101
7.2.2
NUMERISCH
BERECHNETE
SCHAEDIGUNGSEVOLUTION
UNTER
QUER-/LAENGSSCHUB
.
103
7.2.3
NUMERISCH
BERECHNETE
SCHAEDIGUNGSEVOLUTION
UNTER
QUERDRUCK
.
105
7.2.4 DISKUSSION
DER
ERKENNTNISSE
.
107
8
E
XPERIMENTELLE
U
NTERSUCHUNG
DES
E
RMUEDUNGSVERHALTENS
VON
CFK
.
109
8.1
SCHAEDIGUNG
UNTER
ZYKLISCHER
QUERBEANSPRUCHUNG
UND
AUSWIRKUNG
AUF
DIE
FESTIGKEIT
.
109
8.1.1
ZYKLISCHE
QUERZUGBELASTUNG
.
113
8.1.2
ZYKLISCHE
QUER-/LAENGSSCHUBBEANSPRUCHUNG
.
118
8.1.3
ZYKLISCHE
QUERDRUCKBELASTUNG
.
124
8.2
AUSWIRKUNG
EINER
QUER-VORBELASTUNG
AUF
DIE
MECHANISCHEN
EIGENSCHAFTEN
.
125
8.2.1
INTERAKTION
MIT
DER
FASERPARALLELEN
DRUCKFESTIGKEIT
.
126
8.2.2
INTERAKTION
EINER
QUER-VORBELASTUNG
MIT
DEN
TRANSVERSALEN
MATERIALEIGENSCHAFTEN
.
130
8.2.2.1
EINFLUSS
EINER
SCHUBVORBELASTUNG
.
132
8.2.2.2
EINFLUSS
EINER
ZUGVORBELASTUNG
.
138
8.2.2.3
EINFLUSS
EINER
DRUCKVORBELASTUNG
.
140
9
M
IKROMECHANISCHER
S
PANNUNGSZUSTANDS
UNTER
SCHWELLENDER
B
ELASTUNG
143
9.1
AUSGANGSZUSTAND
UND
MATERIALMODELLE
.
144
9.1.1
MIKROMECHANISCHER
INITIALZUSTAND
.
144
9.1.2
EIGENSPANNUNGEN
DURCH
HERSTELLUNG
UND
ABBAU
NACH
FERTIGUNG
.
145
9.2
MIKROMECHANISCHE
ZUSTANDSAENDERUNG
DURCH
MITTELSPANNUNGSKRIECHEN
UNTER
ERMUEDUNGSBELASTUNG
.
149
9.3
AUSWIRKUNG
DES
MITTELSPANNUNGSKRIECHENS
AUF
DAS
ERMUEDUNGSVERHALTEN
.
155
10
F
AZIT
&
A
USBLICK
.
160
11
A
BKUERZUNGEN
,
F
ORMELZEICHEN
,
I
NDIZES
.
163
11.1
ABKUERZUNGEN
.
163
11.2
FORMELZEICHEN
.
164
11.2.1
LATEINISCH
.
164
11.2.2
GRIECHISCH
.
165
11.3
INDIZES
.
166
I
NHALTSVERZEICHNIS
III
11.3.1
HOCHGESTELLT
.
166
11.3.2
TIEFGESTELLT
.
167
12
L
ITERATUR
.
169
13
A
NHANG
.
177
13.1
DEFINITION
ZUSAETZLICHER
VARIABLEN
IN
KAPITEL
5
.
177
13.2
MATERIALEIGENSCHAFTEN
VON
.
177
13.2.1
BESTIMMUNG
DER
MATRIXEIGENSCHAFTEN
UND
MODELLIERUNG
DES
GROESSENEFFEKTES
.
177
13.2.2
BESCHREIBUNG
DES
ZEITABHAENGIGEN
VERHALTENS
DER
MATRIX
.
182
13.2.2.1
BESTIMMUNG
DES
ZEIT-/TEMPERATUR
VERSEHIEBUNGSVERHALTENS
.
184
13.2.2.2
MODELLIERUNG
DES
KRIECHVERHALTENS
.
186
13.3
ENTWICKLUNG
EINES
MODELLVERBUNDS
ZUR
ERMITTLUNG
DER
GRENZFLAECHENEIGENSCHAFTEN
.
192
13.3.1
VORUEBERLEGUNGEN
ZUR
ERMITTLUNG
DER
BRUCHMECHANISCHEN
EIGENSCHAFTEN
DER
FASER/MATRIX
GRENZFLAECHE
.
192
13.3.2
SPANNUNGEN
IN
EINER
EBENEN
MIKROPROBE
.
195
13.3.3
VERGLEICH
DER
SPANNUNGSFELDER
IN
UD-ES
UND
MODELLVERBUND
.
196
13.4
ENTWICKLUNG
EINES
ALGORITHMUS
ZUM
AUFFINDEN
VON
CLUSTERN
IN
AE-DATEN
.
198
13.4.1
IDENTIFIKATION
VON
CLUSTERN
IN
AE-DATENSAETZEN
.
200
13.4.2
ENTWICKLUNG
EINES
NEUEN
CLUSTERVERFAHRENS
.
206
13.4.2.1
ERGEBNISSE
DES
CLUSTERNS
MITHILFE
DES
NEUEN
VERFAHRENS
.
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| title_fullStr | Experimentelle und numerische Untersuchung ermüdungsinduzierter Mikroschädigung in transversal belasteten kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen vorgelegt von Johannes Alfred Marder |
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| title_short | Experimentelle und numerische Untersuchung ermüdungsinduzierter Mikroschädigung in transversal belasteten kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen |
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