TY - CONF A1 - Kraus, David A1 - Trappe, Volker T1 - Impact of thermal loads on the damage onset of fiber reinforced plastics N2 - In this study, quasi-static material tests on unidirectional and multi-angle glass fiber reinforced epoxy laminates at ambient temperatures from -213 K to 353 K (-60 °C to +80 °C) are performed. In addition, neat resin is investigated under tension and compression loads at different temperatures. The coefficient of thermal expansion is determined for neat resin and unidirectional reinforced specimens. The dependence of the resin’s thermomechanical properties on the ambient temperature is shown. The point of damage onset at which first cracks appear within the matrix under quasi-static loading is investigated by means of optical grey scale analysis. The correlation between damage onset and effective matrix stress at different ambient temperatures is identified. An approach for the calculation of thermomechanical loads and the prediction of the damage onset by means of inverse calculations is presented. The impact of the strain blocking effect of the matrix is considered as well as residual thermal stresses due to curing and resin shrinkage. T2 - ICCM21 - 21th International conference on composite materials CY - Xi'an, China DA - 20.08.2017 KW - Fatigue KW - Composite KW - Thermomechanics KW - Fiber reinforced plastics KW - Damage onset PY - 2017 SP - 1 EP - 12 AN - OPUS4-42075 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kraus, David T1 - Multiaxiale Schädigung von Faser-Kunststoff-Verbunden N2 - Faser-Kunststoff-Verbunde werden zunehmend in der Luft- und Raumfahrt, der Automobil- und Windenergieindustrie eingesetzt. Die hier entwickelten Bauteile sind oft nicht nur multiaxialen mechanischen Belastungen, sondern auch hohen klimatischen Beanspruchungen ausgesetzt. Einsatztemperaturen zwischen -60°C und 100°C bei 10-90% relativer Feuchte sind keine Seltenheit, in der Raumfahrt sind die thermischen Belastungen sogar noch extremer. Die Auswirkungen einer Wechselwirkung extremer klimatischer Beanspruchungen mit multiaxialen mechanischen Belastungen wurden bisher kaum betrachtet. Das Ziel des Projektes ist die Untersuchung des Ermüdungsverhaltens der Faser-Kunststoff-Verbunde in Abhängigkeit von multiaxialer mechanischer Belastung, Temperatur und Feuchte. Dazu werden umfangreiche experimentelle Untersuchungen an Flach- und Rohrproben sowie numerische und analytische Berechnungen durchgeführt. Für die Durchführung der Experimente werden zunächst Glasfaser-Preforms in einem an der BAM entwickelten Haspelverfahren ohne nominelle Ondulation hergestellt. Aus diesen Preforms werden anschließend in einem vakuumunterstützten Resin Transfer Molding (RTM)-Prozess die GFK-Probekörper gefertigt. Bisher wurden die thermoelastischen Eigenschaften und die Festigkeiten des Faser-Kunststoff-Verbundes und der Matrix mit Zug- und Druckversuchen unter paralleler Temperaturlast im Bereich von -60°C bis +80°C ermittelt. Auf der Basis eines Konzeptes zur Berechnung der Matrixbeanspruchung wurde ein Modell zur Bestimmung des Schädigungsbeginns von Laminaten unter quasistatischer thermomechanischer Belastung weiterentwickelt und experimentell validiert. Im weiteren Verlauf des Projekts wird das Verhalten von Glasfaser-Kunststoff-Verbunden unter schwingender Belastung und paralleler Temperaturlast untersucht. Hier wurden bereits Experimente bei Raumtemperatur durchgeführt. Mit dem Verfahren der Grauwertanalyse ist es dabei möglich, in-situ die Schädigung des Werkstoffs zu messen. Des Weiteren wird das Verhalten von Faser-Kunststoff-Verbunden unter zyklischer Temperaturlast ohne mechanische Belastung untersucht. Auch hier zeigen sich bereits nach wenigen Lastwechseln erste Zwischenfaserbrüche. T2 - Kolloquium Luftfahrzeugbau und Leichtbau, TU Berlin CY - Berlin, Germany DA - 18.12.2017 KW - Ermüdung KW - Thermomechanik KW - Faser-Kunststoff-Verbunde PY - 2017 AN - OPUS4-43861 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kraus, David A1 - Trappe, Volker T1 - Impact of thermal loads on the damage onset of fiber reinforced plastics N2 - In this study, quasi-static material tests on unidirectional and multi-angle glass fiber reinforced epoxy laminates at ambient temperatures from -213 K to 353 K (-60 °C to +80 °C) are performed. In addition, neat resin is investigated under tension and compression loads at different temperatures. The coefficient of thermal expansion is determined for neat resin and unidirectional reinforced specimens. The dependence of the resin’s thermomechanical properties on the ambient temperature is shown. The point of damage onset at which first cracks appear within the matrix under quasi-static loading is investigated by means of optical grey scale analysis. The correlation between damage onset and effective matrix stress at different ambient temperatures is identified. An approach for the calculation of thermomechanical loads and the prediction of the damage onset by means of inverse calculations is presented. The impact of the strain blocking effect of the matrix is considered as well as residual thermal stresses due to curing and resin shrinkage. T2 - International Conference of Composite Materials 21, ICCM21 CY - Xi'an, China DA - 20.08.2017 KW - Fatigue KW - Composite KW - Thermomechanics KW - Fiber reinforced plastics PY - 2017 AN - OPUS4-42074 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -