Berechnung des Spannungsfeldes innerhalb von faserverstärkten Kunststoffen mit Lufteinschlüssen

Berechne das Spannungsfeld eines FVK mit Lufteinschluss.

Spannungsfeld rund um einen Lufteinschluss innerhalb eines isotropen Materials | Bild: IKV

Schnitt durch die Ebene A-A und Vergleich mit der FE Lösung | Bild: IKV

Lufteinschlüsse in faserverstärkten Kunststoffen (FVK) sorgen für eine lokale Spannungsüberhöhung, welche die Steifigkeit und Festigkeit des Werkstoffes herabsetzen. Diese Spannungsüberhöhung kann dabei sowohl über analytische als auch über Finite Elemente Modelle berechnet werden. Vorteile der analytischen Rechnung gegenüber einer Finite Elemente Rechnung sind dabei die geringere Rechenzeit und eine exakte Berechnung des Spannungswertes an einem gegebene Ort.

Entscheidend für den Einfluss von mehreren Lufteinschlüssen sind die Geometrie und die Lage zueinander. Daher besteht deine Aufgabe darin, aus bereits bekannten analytischen Lösungen das dreidimensionale Spannungs- und Dehnungsfeld innerhalb eines FVK zu berechnen und den Einfluss der Verteilung der Lufteinschlüsse zu bewerten.

Zur Bearbeitung dieser Arbeit solltest Du Folgendes mitbringen:

- Interesse an FVK und der Kontinuumsmechanik
- Kenntnisse in Matlab oder Python wünschenswert, aber nicht erforderlich
- Student/in der Kunststoffverarbeitung, Materialwissenschaften oder CES

Innerhalb der Arbeitsgruppe bieten wir Dir eine enge Betreuung und eine große Menge an Vorwissen an. Zur Bearbeitung Deiner Aufgabe kannst Du bereits auf analytische Lösungen für einen einzelnen Lufteinschluss bzw. eine einzelne Faser zurückgreifen. Bei Interesse melde Dich einfach bei mir, sodass ich Dir die Aufgabenstellung in einem persönlichen Gespräch näher bringen kann.

Ansprechpartner:
Fabian Becker, M.Sc. RWTH
Telefon: +49 241 80-27136
E-Mail: fabian.becker@ikv.rwth-aachen.de