Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) haben die Strukturen sehr dünner Schalen aus CFK erfolgreich simuliert. So lässt sich das Verhalten dieser Strukturen beim Biegen besser vorhersagen.

In ihrem Beitrag in der „Composites Science and Technology“ schildern die Autoren Arthur Schlothauer, Georgios A. Pappas und Prof Paolo Ermanni, wie sie erstmals eine erfolgreiche Darstellung des Verbundwerkstoffverhaltens durch die Verwendung experimenteller Daten zu Zug- und Druckbelastungen einzelner Fasern erreicht haben.

Um das Biegeverhalten unidirektionaler Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffe zu modellieren, setzten die Forscher numerische Techniken ein. Die Beobachtungen zeigen, dass eine hohe Nichtlinearität des Materials zu einer nicht vernachlässigbaren Verschiebung der neutralen Achse und zu einer drastischen Verringerung des Biegemoduls aufgrund von Druckerweichung führt.

Das Versagen der Zugfasern ist der treibende Mechanismus bei der Biegung dünner Schalen, was elastische Druckdehnungen von bis zu drei Prozent ohne Mikroknickung ermöglicht. Infolgedessen wird eine bemerkenswerte Flexibilität in dünnen Schalen realisiert. Mit zunehmender Dicke verringert sich die elastische Flexibilität, da der Versagensmechanismus auf Druckmikroknickung umschaltet.

Der Beitrag ist in der „Composites Science and Technology“ Band 199 ist auf der Webseite von Elsevier kostenfrei abrufbar.

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Quelle und weitere Infos: ETH Zürich