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Optimierung der Crashperformance von CFK Bauteilen durch innere Oberflächen

Sunday (01.01.2040)
00:00 - 00:12 Uhr

Auf Basis der Arbeit von S. Pety et al [1] zeigte sich, dass mikrovaskuläre Kanäle, welche in Probengeometrien eingebracht werden, zu einer Erhöhung der spezifischen Energieabsorptionsrate führen. Dies korreliert mit den Ergebnissen aus dem FH Kärnten UL4C Projekt [2]. Die Erkenntnisse aus beiden Projekten beruhen auf mikroskopischen Phänomenen innerhalb der Materialien respektive innerhalb des Verbundes. Somit ergeben sich folgende Forschungsschwerpunkte: a) Innere Oberflächen beeinflussen die Crashperformance von CFK-Rohren b) Eingebrachte Fehlstellen beeinflussen die Crasheigenschaften von Crashabsorbern. Auf Basis von Versagensmodellen für Verbundbauwerkstoffe sollen Schädigungsmodelle entwickelt werden, welche den Einfluss der inneren Oberflächen auf mikroskopischer Ebene widerspiegeln. Diese sollen Voraussagen über das Schadensbild und die spezifische Energieabsorptionsrate geben. Die Entscheidung über die Integration der Finiten Elemente Simulation basiert auf experimentellen Initiierungsversuchen, welche die Vorgehensweise der Simulation bestimmen. Mit Hilfe dieser Makrotests sollen die Simulationsergebnisse validiert werden. Hierfür müssen geeignete Probengeometrien entwickelt werden, welche repräsentative und vergleichbare Ergebnisse liefern. Dafür eignen sich typische Crashabsorbergeometrien wie z.B. das Rohr. In dieses werden mittels dem VaSC Verfahren verschiedene innere Oberflächen geschaffen. Hierbei müssen für das Rohr-Design folgende Aspekte beachtet werden: Definition des Durchmessers, der Wandstärke, der Länge und des Faserlagenwinkels. Dabei spielt vor allem die Reproduzierbarkeit der Probengeometrien und damit die der experimentellen Ergebnisse eine essentielle Rolle. Insgesamt sollen vier verschiedene Varianten von Crashabsorbern getestet werden. Variante 1 ist ein unbehandeltes CFK-Rohr. Variante 2 wird mit Markern versehen um die Schädigung einzuleiten. Als Variante 3 wird das CFK Rohr mit mikrovaskulären Kanälen hergestellt. Die Variante 4 besteht aus mikrovaskulären Kanälen und Markern. Somit wird die Vergleichbarkeit und der Einfluss der mikrovaskulären Kanäle auf Crashabsorber gezielt untersucht. Gleichzeitig wird zum Vergleich ein weiterer experimenteller Ansatz verfolgt, in dem CFK-Rohre ineinander verschachtelt werden. [1] Stephen J. Pety et al. Effect of microchannels on the crashworthiness of fiber-reinforced composites. Composite Structures, 2018. [2] www.si-at.eu/de2/map/ul4c/

Sprecher/Referent:
Alexander Berndt
Fachhochschule Kärnten