Bitte benutzen Sie diese Referenz, um auf diese Ressource zu verweisen: doi:10.22028/D291-22910
Titel: Beitrag zur mikromechanischen Berechnung kurzfaserverstärkter Kunststoffe - Deformation und Versagen
Sonstige Titel: Contribution to the micromechanical simulation of short fiber reinforced plastics - deformation and failure
Verfasser: Kaiser, Jan-Martin
Sprache: Deutsch
Erscheinungsjahr: 2013
SWD-Schlagwörter: Simulation
Kunststoff
Kurzfaser
Thermoplast
Freie Schlagwörter: Mori-Tanaka-Homogenisierung
kurzfaserverstärkte Kunststoffe
Deformation
Effektive-Feld-Theorie
Versagen
Simulation
Kunststoff
Mori-Tanaka-Homogenization
effective-field-theroy
failure
deformation
simulation
short fiber reinforced plastics
DDC-Sachgruppe: 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Dokumentart : Dissertation
Kurzfassung: Die Finite-Elemente-Methode (FEM) hat sich in den letzten Jahren als Werkzeug für die Auslegung von Konstruktionsbauteilen, ebenso wie kurzfaserverstärkte thermoplastische Kunststoffe als Konstruktionswerkstoff, fest etabliert. Im Gegensatz zum weitverbreiteten Einsatz der FEM als Werkzeug, sowie der kurzfaserverstärkten Kunststoffe als Werkstoff, sind Methoden zur effizienten Berechnung der Deformation und des Versagens dieser Verbundwerkstoffe mittels FEM nicht ausreichend entwickelt. Im Rahmen der Arbeit wird dieser Gegensatz aufgegriffen. Es wird zunächst die prozessbedingt sich einstellende Mikrostruktur analysiert und Methoden zur analytischen Beschreibung vorgestellt. Darauf aufbauend erfolgt die Entwicklung von zwei Ansätzen zur elastisch-plastischen Modellierung kurzfaserverstärkter Kunststoffe unter expliziter Berücksichtigung der vorliegenden Mikrostruktur. Neben der Berechnung des Deformationsverhaltens steht auch das Versagensverhalten im Fokus der Arbeit. Hierzu werden, aufbauend auf die Modellierungsansätze, zwei unterschiedliche Dimensionierungsstrategien entwickelt und exemplarisch angewendet. Die Arbeit steht im Gesamtkontext einer effizienten und verlässlichen, computergestützten Berechnung von kurzfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoffen. Vor diesem Hintergrund wird der Aufwand zur Kalibrierung und Umsetzung der ausgewählten Modelle und Strategien in einem entsprechenden Bewertungsschema abschließend analysiert und ausgewertet.
In recent years the Finite-Element-Method (FEM) has been established as a common tool for the dimensioning of structural parts. Also, short fiber reinforced thermoplastics have been established as structural materials. However, the development of methods for the efficient computation of the deformation and failure behavior of these composite materials is insufficient and in conflict to the common use of short fiber reinforced thermoplastics as a structural material and of FEM as an engineering tool. In the presented contribution this contrast is in focus of the considerations. The process related microstructure is analyzed and existing methods for the analytical description are presented. Based on this, two approaches for the elastic-plastic modeling of short fiber reinforced thermoplastics are developed by explicitly taking into account the existing microstructure. Besides the computation of deformation behavior, the computation of failure is of special interest. Therefore, two different dimensioning strategies are presented and are exemplarily applied to structural parts. The contribution is seen in the context of developing an efficient and reliable, computational method for the simulation of short fiber reinforced thermoplastics. Against this background the developed models and strategies are evaluated by taking into account the effort for calibration and application and the results are summarized in an evaluation scheme.
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291-scidok-55603
hdl:20.500.11880/22966
http://dx.doi.org/10.22028/D291-22910
Erstgutachter: Stommel, Markus
Tag der mündlichen Prüfung: 23-Aug-2013
SciDok-Publikation: 18-Nov-2013
Fakultät: Fakultät 8 - Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät III
Fachrichtung: NT - Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Ehemalige Fachrichtung: bis SS 2016: Fachrichtung 8.4 - Werkstoffwissenschaften
Fakultät / Institution:NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät



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