D1 Mechanische Prüfung von Laminaten

Thema

Die mechanischen Prüfungen für dieses Modell entsprechen spezifischen Normen für Faserverbundlaminate. Die beiden darin enthaltenen Prüfungen decken zwei unterschiedliche Aspekte ihres mechanischen Verhaltens ab: den Zugversuch und den Kurzstrahl-Scherversuch. Da jeder dieser beiden Versuche darauf abzielt, ein anderes Versagensverhalten im Laminat hervorzurufen, erfassen sie zusammen sowohl dessen Zugverhalten als auch dessen Kurzstrahl-Scherfestigkeit.

Der Zugversuch misst die Längszugfestigkeit und den Zugmodul des Laminats. Eine in Faserrichtung belastete Probe wird einer steigenden Zugkraft bis zum Bruch ausgesetzt. Eine höhere aufgebrachte Last bewirkt eine proportional größere Verformung im Anfangsbereich der resultierenden Kurve. Dieses Verhältnis entspricht dem Zugmodul. Die maximale Last, die die Probe kurz vor dem Bruch aushält, bestimmt wiederum die Längszugfestigkeit.

Der Kurzstrahl-Scherversuch hingegen misst die Zwischenlagen-Scherfestigkeit des Laminats. Im Gegensatz zum Zugversuch ist die Probe bei diesem Versuch bewusst im Verhältnis zu ihrer Dicke kurz und wird einer Dreipunkt-Biegebelastung mit sehr geringer Spannweite ausgesetzt. Diese geringe Spannweite konzentriert die Schubspannung zwischen den Laminatschichten, wodurch die Probe aufgrund von Zwischenschichtschub versagt, bevor es zu einem Biegeversagen kommt – genau das, was dieser Test messen soll.

Daher verwendet dieses Modell mit seinen ersten beiden mechanischen Tests experimentelle Daten, um zwei separate Modelle innerhalb dieses Datensatzes zu erstellen: eines, das die elastischen Eigenschaften des Laminats anhand des im Zugversuch gemessenen Zugmoduls und der Längszugfestigkeit beschreibt, und ein weiteres, das die Delamination des Laminats anhand der im Kurzschicht-Scherversuch gemessenen Zwischenschichtschubfestigkeit beschreibt. Dieses zweite Modell verwendet diese Zwischenschichtfestigkeit, um zu bewerten, ob sein Kriterium für die Delaminationsausbreitung erfüllt ist.

ID:4422