A1 Delaminierung (interlaminares Versagen)

Thema

Dieses aus mehreren übereinanderliegenden Schichten bestehende Laminat erfährt eine Delamination – die Trennung zweier Schichten –, wenn eine Spannung senkrecht zur Schichtebene zwischen ihnen auftritt. Diese Spannung wirkt nicht in der Ebene, für die das Laminat ausgelegt ist, sondern senkrecht zur Schichtebene. Da diese Spannung senkrecht zur Ebene und nicht innerhalb dieser wirkt, drückt sie die Schichten auseinander, anstatt sie in ihrer Ebene zu spannen oder zu stauchen. Diese Trennung zwischen den Schichten stellt die Delamination dar.

Das Vorhandensein einer Delamination zwischen zwei Schichten dieses Laminats bedeutet jedoch nicht, dass diese Delamination wächst: Ihre Ausbreitung hängt von der Energiefreisetzungsrate zwischen den Schichten im Modus I ab – dem Öffnungsmodus, in dem sich die beiden Schichten direkt voneinander trennen. Überschreitet diese Energiefreisetzungsrate im Modus I einen bestimmten Schwellenwert, breitet sich die Delamination entlang der Grenzfläche zwischen den beiden Schichten aus. Bleibt die Delamination unter diesem Schwellenwert, bleibt sie unverändert und breitet sich nicht aus. Dieser Schwellenwert definiert genau das Kriterium für die Delaminationsausbreitung.

Diese Delamination breitet sich jedoch nicht immer im reinen Modus I aus: Häufig tritt sie in Kombination mit Modus II, dem Gleitmodus, auf, bei dem die beiden Schichten übereinander gleiten, anstatt sich direkt zu trennen. Breitet sich die Delamination über eine Kombination aus Modus I und Modus II aus, reicht das reine Modus-I-Ausbreitungskriterium allein nicht mehr aus, um diese Ausbreitung vorherzusagen. Stattdessen muss das Benzeggagh-Kenane-Mischkriterium herangezogen werden. Dieses Kriterium kombiniert den Beitrag beider Modi proportional zu ihrem Anteil an der gesamten Energiefreisetzungsrate, um zu bestimmen, ob diese Kombination den effektiven Ausbreitungsschwellenwert überschreitet.

Daher beschreibt dieses Modell mit der Delamination senkrecht zur Ebene, die den Bruch auslöste, einen Bruchmodus, der in Metallen oder monolithischen Keramiken kein Analogon hat: Da keines dieser Materialien aus Schichten besteht, gibt es keine Grenzfläche, zwischen der eine Trennung zwischen den Schichten erfolgen könnte, und dieser Bruchmodus ist ausschließlich Laminaten vorbehalten. Die Zwischenschichtscherfestigkeit, die von einem anderen Modell in diesem Satz bereitgestellt wird, das den gleichen Test beschreibt, dient als Grundlage für das Ausbreitungskriterium dieses Modells; und die Delamination selbst, sobald sie sich ausbreitet, wird experimentell von einem anderen Modell in diesem Satz erfasst, das die C-Scan-Ultraschallprüfung beschreibt.

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