Girresser, Tobias
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Publication Access status: Open Access , Untersuchung der Werkstoffeigenschaften von kohlefaserverstärkten Rohrprofilen(2026); Umfangsgewickelte Strukturen aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) werden zunehmend als tragende Strukturbauteile in Leichtbauanwendungen eingesetzt. Für eine belastbare konstruktive Auslegung solcher Strukturen sind geeignete Materialkarten für Finite-Elemente-basierte Simulationen erforderlich. Eine besondere Herausforderung stellt dabei die Abbildung der richtungsabhängigen mechanischen Materialkennwerte in Abhängigkeit der Wickelparameter dar. In diesem Beitrag wird eine methodisch strukturierte Vorgehensweise zur Entwicklung einer Materialkarte exemplarisch anhand des Ringzugversuchs vorgestellt. Ausgewählte Wickelparameter werden im Rahmen eines faktoriellen Versuchsplans variiert und ihr Einfluss auf den Faservolumenanteil sowie auf die mechanischen Eigenschaften in Faserlängsrichtung untersucht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der systematischen Auswertung der experimentell erfassten Daten unter Verwendung von Open-Source Softwarepaketen zur Datenanalyse. Der Faservolumenanteil wird anhand mikroskopischer Aufnahmen der Probenquerschnitte mittels bildbasierter Auswertung mit OpenCV bestimmt. Die mechanische Charakterisierung erfolgt durch Ringzugversuche, bei denen die Dehnungsfelder mittels digitaler Bildkorrelation erfasst und in ParaView weiterverarbeitet werden. Die numerische Abbildung erfolgt in LS-DYNA unter Verwendung des Materialmodells *MAT_ENHANCED_COMPOSITE_DAMAGE. Der dargestellte Ringzugversuch ist in ein umfassenderes Versuchsprogramm aus Zug-, und Druckbeanspruchung eingebettet und dient als repräsentatives Beispiel zur Veranschaulichung einer reproduzierbaren, Open-Source-basierten Vorgehensweise zur Datenbereitstellung für die Entwicklung von Materialkarten umfangsgewickelter CFK-Strukturen.Source Type:InProceedings5 10
