Nichtlineare Schadensakkumulation in faserverstärkten Kunststoffen (FVK)

Ziel Deiner Arbeit ist es, das Ermüdungsverhalten von faserverstärkten Kunststoffen unter Berücksichtigung des Größen-/Gradienteneinflusses der Spannung in einer Simulation zu berechnen.

Airbus A350 | Bild: Airbus

Repräsentatives Volumenelement | Bild: IKV

Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) zeichnen sich durch ihr außerordentliches Leichtbaupotential aus und kommen daher zunehmend in Bereichen zum Einsatz, in denen ein effizienter Ressourceneinsatz erforderlich ist.

Auch für zyklisch beanspruchte High Performance Bauteile, wie ein Flugzeugflügel, kommen FVK zum Einsatz. Die Lebensdauerberechnung ist bis heute jedoch unsicher – Diese Unsicherheit führt dazu, dass Strukturen immer noch überdimensioniert werden müssen.

Das Ermüdungsverhalten von FVK ist gekennzeichnet durch verschiedene Phänomene auf unterschiedlichen Größenskalen. Zunächst bilden sich im Verlauf der Ermüdung sogenannte Mikroschädigungen wie Faserbrüche oder Matrixrisse aus. Im weiteren Verlauf der Ermüdung können großflächige Ablösungen zwischen unterschiedlichen Laminatschichten entstehen, welche zum finalen Versagen eines Bauteiles führen können. Die einzelnen Schädigungsphänomene und ihre Interaktion sollen für die Analyse mithilfe der Methode der Finiten Elemente modelliert werden. Dazu wirst Du vorhandene Schädigungs- und Ermüdungsmodelle erweitern und zusammenführen. Zur Validierung der Modelle wirst Du die Vorhersage der Simulation mit dem Ergebnis geprüfter Proben vergleichen

Zur Bearbeitung dieser Arbeit solltest Du Folgendes mitbringen:

  • Die Fähigkeit, Dich selbstständig in neue Themen einzuarbeiten
  • Interesse am Ermüdungsverhalten von FVK
  • Kenntnisse in der FEM wünschenswert, aber nicht erforderlich

Falls Du an der Beschreibung der Ermüdungs- und Lebensdauerberechnung faserverstärkter Kunststoffe mitarbeiten möchtest, bieten wir Dir eine intensive Betreuung und eine breite Basis an Vorwissen innerhalb der Arbeitsgruppe an. Mit der Bearbeitung kann ab sofort begonnen werden. Eine zügige Bearbeitung ist möglich. Falls Interesse besteht, melde Dich einfach bei mir.

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