Untersuchung der Werkstoffeigenschaften von kohlefaserverstärkten Rohrprofilen

Girresser, Tobias; Engel, Bernd

doi:10.25819/ubsi/10998

Citation Link: https://doi.org/10.25819/ubsi/10998

Untersuchung der Werkstoffeigenschaften von kohlefaserverstärkten Rohrprofilen

Publication Type

InProceedings

Author(s)

Girresser, Tobias

Engel, Bernd

Institute

Lehrstuhl für Umformtechnik

Subjects

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK)

Ringzugversuch

Faservolumenanteil

Materialkarte

LS-DYNA

DDC

620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten

GHBS-Clases

ZIR

Source

Engel, Bernd (Hrsg.): Datengestützte Umformtechnik: Künstliche Intelligenz zwischen Prozesswissen, Regelung und Produktionsrealität : Tagungsband zum 7. Biegeforum Siegen : 05.-10. März 2026. Siegen: universi - Universitätsverlag Siegen, 2026. - ISBN 978-3-96182-237-9, DOI https://doi.org/10.25819/ubsi/10982 (S. 61-75)

Date Issued

2026

Abstract

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.

DOI

10.25819/ubsi/10998

URN

nbn:de:hbz:467-95666