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Methodischer Ansatz zur Verbesserung der Simulationsgüte von faserverstärkten Kunststoffen bei hochdynamischen Vorgängen

Motivation

Faserverbundwerkstoffe bieten aufgrund ihren hohen Energieaufnahmepotential optimale Voraussetzungen den Leichtbau im Automobilbau voranzutreiben und in Hinblick auf die strenge Gesetzgebung, bezüglich des CO2 Ausstoßes, sind die Automobilhersteller gezwungen solche Maßnahmen umzusetzen. Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffe besitzen anisotrope Materialeigenschaften. Die Anzahl der Größen zur Beschreibung des mechanischen Verhaltens ist viel größer, als bei isotropen Werkstoffen. Im Versagen zeigen die anisotropen Werkstoffe auch ein anderes Verhalten: Faserbruch, Zwischenfaserbruch und Delaminationen. In der Fahrzeugentwicklung hat der Einsatz von numerischen Simulationen einen hohen Stellenwert erreicht. Deren Durchführung ist in fast allen Fällen schneller und kostengünstiger, als die von realen Versuchen. Die Anwendung von Simulationen erlaubt es verschiedene Entwurfskonzepte einfach und schnell zu vergleichen, ohne dass die Erstellung von Prototypen nötig wird. Die Prognosefähigkeit der FE-Simulationen muss dabei zuverlässig sein. Aufgrund des genannten komplexen Versagensverhaltens von FVK stoßen viele Werkstoffmodelle in der numerischen Simulation auf ihre Grenzen.

Ziele

Im Rahmen dieser Dissertation soll, unter der Verwendung experimenteller und numerischer Untersuchungen, ein methodischer Ansatz entwickelt werden, mit dessen Hilfe das Crashverhalten der Strukturbauteile realistischer abgebildet werden kann. Dabei wird ein Aspekt auf das Versagen gelegt. Gleichzeitig wird es angestrebt, die Modellierung und die Simulation, an die spezifischen Randbedingungen der seriennahen Fahrzeugentwicklung anzupassen.

Vorgehensweise

Lupe [1]

Durchführung von numerischen Simulationen auf der Mikro- und Makroebene. Vorhersage des effektiven Materialverhaltens. Erweiterung der bestehenden Modelle und Kopplung der beiden Simulationen (Multiskalensimulation). Dabei sollen die Informationen aus den benachbarten Größenskalen ausgetauscht und sinnvoll miteinander verknüpft werden. Als Absicherung der Methode und der numerischen Simulationen werden parallel dazu Komponententests durchgeführt.

Zeitraum

 

2012 - 2015

 

 

Sekretariat
Kerstin Ipta
Room 342
Telefon: 030 314 72 970
Telefax: 030 314 72 505
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Mo-Do 09:00-15:00 Uhr
Fr 09:00-14:00 Uhr
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