Analytical modelling of continuous fibre-reinforced thermoplastics’ thermomechanical properties and implementation into a failure model

Autor/innen

  • Norbert Schramm LSE GmbH
  • Jan Xaver Teltschik Technische Universität Chemnitz
  • Lothar Kroll Technische Universität Chemnitz

DOI:

https://doi.org/10.21935/tls.v4i1.143

Abstract

Die mechanischen Eigenschaften von faserverstärkten Thermoplasten zeigen eine deutliche Temperaturabhängigkeit innerhalb der Anwendungstemperaturen von Leichtbaustrukturen im Automobil- und Luftfahrtbereich. Um diese Abhängigkeit bei der Auslegung von Bauteilen zu berücksichtigen, werden die Festigkeiten und Steifigkeiten von endloskohlenstoff- und endlosglasfaserverstärktem Polyamid 6 und endlosglasfaserverstärktem Polypropylen auf Basis von Experimenten analytisch modelliert. Dazu werden experimentelle Daten aus temperaturkontrollierten Versuchen an Flachproben im Bereich von -20 °C bis +80 °C mit einem erweiterten hyperbolischen Ansatz approximiert. Die erhaltenen Modelle werden anhand ihrer Abweichung von den experimentellen Werten bewertet. Hauptkriterium dieser Bewertung ist die zuverlässige Vorhersage der temperaturabhängigen Materialeigenschaften bei gleichzeitiger Minimierung des Versuchsumfangs und die Bestimmung der Modellparameter. Weiterhin wird das Versagensverhalten der untersuchten Werkstoffe unter mehrachsiger mechanischer und thermischer Beanspruchung untersucht, indem die ermittelten Festigkeitskurven in das physikalisch basierte Bruchkriterium von Cuntze implementiert werden.

Veröffentlicht

2021-05-07