TY - CONF A1 - Trappe, Volker T1 - Composite materials - focus polymer matrix composites (PMC) N2 - Lecture about polymer matrix composites as part of the first trainings event GW4SHM, properties, production, basic theory, testing. T2 - 1. Training GW4SHM-Project CY - BAM, Berlin, Germany DA - 23.11.2020 KW - Polymer matrix composites KW - Composite testing KW - NDT PY - 2020 AN - OPUS4-51868 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kraus, David A1 - Trappe, Volker T1 - Transverse damage in glass fiber reinforced polymer under thermo-mechanical loading N2 - In this study, the thermomechanical damage behavior of a glass fiber reinforced polymer material is investigated. The coefficients of thermal expansion of the composite as well as the matrix are measured in a wide temperature range. Quasi-static experiments with neat resin, unidirectional and multidirectional laminates are performed as well as fatigue experiments in a temperature range from 213 K to 343 K. This study focusses on the matrix damage due to fiber-parallel loading. A correlation between matrix effort, the dilatational strain energy of the matrix and the damage state of the specimen is demonstrated. It is shown that a fatigue life assessment can be performed with the aid of a temperature-independent master fatigue curve. KW - Composite KW - Glass fiber reinforced polymer KW - Thermo-mechanics KW - Fatigue KW - Damage KW - Temperature PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-527462 DO - https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2021.100147 SN - 2666-6820 VL - 5 SP - 100147 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-52746 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Portella, Pedro Dolabella A1 - Trappe, Volker T1 - Non-destructive characterization methods for polymer matrix composites N2 - The mechanical behavior of fiber reinforced composites with polymer matrix is governed by several mechanisms operating at different length scales. In this contribution we describe first non-destructive techniques which are adequate for the characterization of the fiber-matrix interphase at a microscopic level. In a second step we describe on a mesoscopic level the influence of manufacturing related elements on the mechanical properties of rotor blades for wind turbines. We concentrate on thermography, laminography and ultrasound in connection with mechanical testing systems. Finally we present methods for monitoring rotor blades by using embedded optical fibers. T2 - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Nova Friburgo, RJ, Brasilien CY - Online meeting DA - 26.11.2020 KW - Polymer matrix composites PY - 2020 AN - OPUS4-52043 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker T1 - Thermo-mechanical fatigue of glass fiber reinforced polymer N2 - Glass fiber reinforced polymer (GFRP) materials in practical applications have to endure cyclic mechanical loading in a wide temperature range (e.g. aircraft applications, automotive, wind turbine blades). In this study the static strength and fatigue behavior of GFRP was investigated in a temperature range from 213 K to 343 K. Therefor the coefficients of thermal expansion of the composite as well as the matrix are measured in this temperature interval. The inverse laminate theory was extended and used to calculate the inter fiber-failure effort for a virtual UD-layer according to the layer wise strength approach. The experimentally determined results are compared with the micro-mechanical model according to Krimmer, which has been enhanced to include the effect of temperature and fiber-perpendicular failure modes. A correlation between matrix effort, the dilatational strain energy of the matrix and the damage state of the specimen is demonstrated. It is shown that a fatigue life assessment can be performed with the aid of a temperature-independent master fatigue curve, as it was similar done for the fatigue behavior of CFRP and GFRP to very high load cycles at room temperature. T2 - ICFC8 - The 8th International Conference on the Fatigue of Composites CY - Online meeting DA - 23.06.2021 KW - Glass fibre reinforced plastics KW - Fatigue KW - Thermo-mechanical-loading PY - 2021 AN - OPUS4-52910 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker T1 - Dynamic mechanical analysis of epoxy-matrix cross linking measured in-situ using an elastomer container N2 - A new patented dynamic mechanical analysis (DMA) is presented, where the tensile, bending- or torsional stiffness of a media can be characterized in-situ during the phase transition from liquid to solid. An epoxy system, e.g. Hexion L285/H287, is filled into an elastomer container, such as a silicone tube. This can be mounted into a conventional DMA and, based on a linear viscoelastic approach, the storage modulus (E’;G’), the loss modulus (E’’;G’’) and the loss angle tan(delta) can be measured at constant temperature as a function of time in order to investigate the liquid to sol-gel to solid transition. With this new method, the stiffness increase as a result of the cure process can be directly measured more precisely than with a rheometer in a shear plate set-up, because using an elastomer container gives a defined cross section for calculating the Young’s modulus. T2 - 20th European Conference on Composite Materials, ECCM20 CY - Lausanne, Switzerland DA - 26.06.2022 KW - Dynamic mechanical analysis (DMA) KW - Thermoset polymers KW - Cure process KW - Cross linking PY - 2022 AN - OPUS4-55213 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker T1 - Scarf-joint repairs under fatigue loading investigated for sandwich shell applications N2 - Wind turbine rotor blades are produced as aerodynamic, three-dimensionally formed sandwich shell structures using mainly glass fiber reinforced plastics (GFRP). The GFRP used today have the potential to withstand the harsh operating conditions of rotor blades over the projected service life of 20 years. Premature damages that occur can be traced primarily back to design and/or manufacturing imperfections, as well as unusually high load scenarios (for instance lightning strikes, or strong winds combined with system control errors). Therefore, rotor blades have to be repaired several times (on average 2-3 times) during their projected service life. Approximately 70% of these are repairs of small- to medium-sized sandwich shells, carried out by technicians directly accessing the blade by suspended roping at the wind turbine location. The goal is to execute repairs that will last over the remaining service life, i.e. be sustainable. Within the framework of a research project carried out at BAM, Division 5.3 Polymer Matrix Composites, Department 5 for Materials Engineering, not only was the geometric shape (round vs. square in relation to the top view) varied, but also the layup of the scarf repair structure, variables that have not been studied systematically to-date. Sub-component scale sandwich shell specimens with representative repairs were used in this work in addition to coupon-scale specimens that are more commonly seen in literature. These sub-component shell specimens were tested using a unique shell test bench under loading conditions representative of wind turbine blade shell operating conditions with respect to fatigue strength. Using non-destructive testing methods (field strain measurement and thermography), damage development and distribution was monitored and analyzed in-situ. As a result, a concept was developed in which the repaired areas showed at least equivalent if not higher fatigue strength than the reference shells that were not repaired. T2 - ICFC9 - The 9th International Conference on the Fatigue of Composites CY - Vicenza, Italy DA - 21.06.2023 KW - Repair of sandwich shell structures KW - Non-destructive testing KW - Wind turbine blades PY - 2023 AN - OPUS4-57929 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker A1 - Kalinka, Gerhard A1 - Loose, Florian T1 - Carbon fibre composites exemplarily research at BAM N2 - Lightweighting as a cross-cutting technology contributes significantly to achieve the European Green Deal goals. Based on, but not limited to, advanced materials and production technologies, the demand for natural resources and CO2 emmissions are reduced by lightweighting during production, as well as use phase. Therefore, lightweighting is a crucial transformation technology assisting in decoupling economic growth from resource consumption. In this manner, lightweighting contributes significantly as a key technology of relevance for many industrial sectors such as energy, mobility, and infrastructure, towards resource efficiency, climate action and economic strength, as well as a resilient Europe. To strengthen international partnerships, addressing global issues of today at the edge of science with high performance lightweight material based on carbon fibers, an overview about the BAM expertise in carbon fiber reinforced materials is given. T2 - Meeting KCarbon CY - Berlin, Germany DA - 15.06.2023 KW - Lightweighting KW - Carbon Fibers KW - Recycling KW - Push-out Test KW - multi scale testing PY - 2023 AN - OPUS4-58094 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ghafafian, Carineh A1 - Trappe, Volker ED - Vassilopoulos, A. P. ED - Michaud, V. T1 - Fully-reversed fatigue behavior of scarf joint repairs for wind turbine blade shell applications N2 - To enable a quick and cost-effective return to service for wind turbine blades, localized repairs can be executed by technicians in the field. Scarf repairs, shown to be highly efficient with a smooth load transition across angled joint walls and a restored aerodynamic profile, are the focus of this work. The failure mechanisms of these structures were examined under quasi-static tensile and fully-reversed cyclic loading. While the scarf ratio was held constant at 1:50, the repair layup was varied between large-to-small and small-to-large. The effect of the presence of resin pockets and the fiber orientation mismatch between parent and repair material on the restored strength of BIAX ±45° glass fiber reinforced polymer scarf joint structures was studied. T2 - 20th European Conference on Composite Materials CY - Lausanne, Switzerland DA - 26.06.2022 KW - Fatigue KW - Scarf repairs KW - Glass fiber reinforced polymers PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-569646 UR - https://infoscience.epfl.ch/record/298799 SN - 978-2-9701614-0-0 VL - Vol. 5 - Applications and structures SP - 195 EP - 201 PB - Composite Construction Laboratory (CCLab) CY - Lausanne AN - OPUS4-56964 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cysne Barbosa, Ana Paula A1 - Azevedo do Nascimento, Allana A1 - Pavasarytė, Lina A1 - Trappe, Volker A1 - Melo, D. T1 - Effect of addition of thermoplastic self-healing agent on fracture toughness of epoxy N2 - Self-healing agents have the potential to restore mechanical properties and extend service life of composite materials. Thermoplastic healing agents have been extensively investigated for this purpose in epoxy matrix composites due to their strong adhesion to epoxy and their ability to fill in microcracks. One of the most investigated thermoplastic additives for this purpose is poly(ethylene-co-methacrylic acid) (EMAA). Despite the ability of thermoplastic healing agents to restore mechanical properties, it is important to assess how the addition of thermoplastic healing agents affect properties of the original epoxy material. In this work, EMAA was added to epoxy resin and the effect of the additive on fracture toughness of epoxy was evaluated. Results indicate that although added in low concentrations, EMAA can affect fracture toughness. T2 - 6th Brazilian Conference on Composite Materials CY - Tiradentes, Minas Gerais, Brazil DA - 14.08.2022 KW - Epoxy KW - Self-healing KW - Thermoplastic KW - Fracture PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-572707 SN - 978-65-00-49386-3 DO - https://doi.org/10.29327/566492 SN - 2316-1337 SP - 219 EP - 222 AN - OPUS4-57270 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker A1 - Sachs, Patrick ED - Vassilopoulos, A. P. ED - Michaud, V. T1 - Dynamic mechanical analysis of epoxy-matrix cross linking measured in-situ using an elastomer container N2 - A new patented dynamic mechanical analysis (DMA) is presented, where the tensile, bending- or torsional stiffness of a media can be characterized in-situ during the phase transition from liquid to solid. An epoxy system, e.g. Hexion L285/H287, is filled into an elastomer container, such as a silicone tube. This can be mounted into a conventional OMA and, based on a linear viscoelastic approach, the storage modulus (E';G'), the loss modulus (E'';G'') and the loss angle tan(δ) can be measured at constant temperature as a function of time in order to investigate the liquid to sol-gel to solid transition. With this new method, the stiffness increase as a result of the cure process can be directly measured more precisely than with a rheometer in a shear plate set-up, because using an elastomer container gives a defined cross section for calculating the Young's modulus. T2 - 20th European Conference on Composite Materials CY - Lausanne, Switzerland DA - 26.06.2022 KW - Cross linking KW - Dynamic mechanical analysis (DMA) KW - Thermoset polymers KW - Cure process PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-569651 UR - https://infoscience.epfl.ch/record/298799 SN - 978-2-9701614-0-0 VL - Vol. 5 - Applications and structures SP - 181 EP - 186 PB - Composite Construction Laboratory (CCLab) CY - Lausanne AN - OPUS4-56965 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker T1 - Glasfaser-Halbzeuge im Anwendungsbereich der CS 22 - Drapieren, Altern, Schwingfestigkeit N2 - Glasfaserkunststoff – GFK – wurde im Segelflugzeugbau mit der FS 24 „Phönix“ seit 1957 in tragenden Strukturen verbaut. Auch wenn in moderneren Luftfahrzeugen Carbon-Faser-Kunststoff – CFK – das GFK in weiten Teilen der Flugzeugstruktur zur Gewichtseinsparung und wegen der höheren Steifigkeit verdrängt hat, so findet sich GFK heute noch im Holm-Steg und anderen hoch belasteten Strukturbauteilen. Nach dem Motto „höher, schneller, weiter“, wurden die Glasfaser-Textilien mit Haftvermittlern (Schlichte / Finish) versehen, um eine gute Anbindung zwischen der Glasfaser und der Epoxid-Harz-Matrix zu bekommen. Hierzu wurden zunächst Chrom-Verbindungen eingesetzt, die seit der Einführung der REACH-Verordnung 2007 bezüglich der Umweltbelastung problematisch sind. Infolgedessen haben die Hersteller der Glasfaser-Textilien alternative Schlichte- / Finish- Systeme entwickelt, die den „Alten“ in den Gebrauchseigenschaften vergleichbar sein sollten. Hinsichtlich der nach RHV geforderten Schwingfestigkeit war es 2004 erforderlich, den Vorgabewert von 1985 moderat abzusenken, damit die neuen Halbzeuge für den Einsatz im Segelflugzeugbau zugelassen werden konnten. Zudem verschlechterte sich teilweise die Drapier-Fähigkeit der neuen Glasfasergewebe, auch wenn die Schwingfestigkeit ausreichend gut war. Im Rahmen einer Masterarbeit wurde Anfang 2024 an der BAM im Fachbereich 5.3 – Polymere Verbundwerkstoffe – vergleichend fünf im Markt verwendete Glasfaser-Textilien hinsichtlich der Drapier-Fähigkeit untersucht. Zudem wurden die Halbzeuge bei einer erhöhten Luftfeuchtigkeit und Temperatur ausgelagert und dann zu GFK-Proben verarbeitet. Schließlich wurden „as received“ Proben und gealterte +/-45°-Proben nach RHV schwingend beansprucht. Im Rahmen dieses Vortrags wurde das Projekt sowie die Ergebnisse erstmal der Leichtflugzeugindustrie vorgestellt. T2 - 48. Symposium für Flugzeugentwicklung 2024 CY - Braunschweig, Germany DA - 14.11.2024 KW - Faserkunststoffverbunde KW - Flugzeugbau KW - Alterung PY - 2024 AN - OPUS4-62182 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker T1 - Betriebsfestigkeit von Struktur-Klebungen im Anwendungsgebiet der CS22 N2 - Moderne Segelflugzeuge sind voll-verklebte tragende FKV-Strukturen. Über die Schwingfestigkeit der Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) und die Lebensdauerabschätzung dieser Werkstoffklasse auf Basis verschiedener Lastspektren wurden insbesondere von Christoph Kensche verschiedenen Arbeiten durchgeführt und auch auf dem Symposium für Segelflugzeugentwicklung vorgestellt. Hingegen ist die Betriebsfestigkeit von Struktur-Klebungen im Anwendungsbereich der CS22 vergleichsweise wenig untersucht worden. Über die Jahre wurden in verschiedenen Projekten immer wieder Probleme in Struktur-Klebungen (u.a. Betriebsbelastungsversuche an Versuchs-Holmen) identifiziert, analysiert und spezielle Prüfverfahren weiter entwickelt (Projekt „Tragflügel neuer Technologie für die allgemeine Luftfahrt“, FK SIF765). Im Rahmen des LuFo-Vorhabens GeAviBoo (General Aviation Booster) wurde in zwei Arbeitspaketen das Thema erneut aufgegriffen und Betriebsbelastungsversuche an Klebproben durchgeführt. Im Rahmen des Vortrages werden die Erkenntnisse der letzten 10 Jahre aufbereitet und die neusten Ergebnisse vorgestellt. T2 - Symposium für Segelflugzeugentwicklung CY - Online meeting DA - 19.11.2020 KW - Polymer Matrix Composites KW - Betriebsfestigkeit KW - Klebung KW - General Aviation PY - 2020 AN - OPUS4-51861 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker T1 - Current and future technological advancement in polymer matrix composites enabled through fundamental discoveries N2 - This presentation is a summary of the work from the past 20 years’ development of PMC-testing at the BAM-FB 5.3 with respect to safety-relevant design of advanced light weight structures in aircraft, wind turbine and automotive applications. The talk begins with wood as an example from nature, and emphasizes that load case, fiber architectural design and the production process and quality have to go hand in hand to generate an advanced light weight structure. Since PMC-relevant basic findings of mankind span across hundreds of years, high-performance composite applications today are based more on long term experiences than on breakthrough inventions of modern days. In the second part of the talk, future plans and projects of FB-5.3 are presented, specifically addressing H2-safety, circular economy, recycling by design and digitalization of PMC-technologies. T2 - Abteilungsseminar CY - Online meeting DA - 07.09.2021 KW - Polymer Matrix Composites KW - Thermo mechanical fatigue PY - 2021 AN - OPUS4-54150 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker T1 - Beschreibung des Ermüdungsverhaltens von Endlos-Faserverstärkten-Kunststoff-Verbunden mit Hilfe mikromechanischer Modelle N2 - Im Rahmen des Vortrags werden die neusten Ergebnisse aus dem Fachbereich 5.3 zur Beschreibung des Ermüdungsverhaltens von FKV mittels Mikromechanischer-Modelle präsentiert. Explizit wird der theoretische Ansatz am Beispiel von GFK unter thermomechanischer Beanspruchung hergeleitet und an Hand von Versuchsergebnissen verifiziert. T2 - Webkonferenz Composites United, Composite Fatigue CY - Online meeting DA - 30.09.2021 KW - Faser-Kunststoff-Verbunde KW - thermomechanische Beanspruchung KW - Materialmodell PY - 2021 AN - OPUS4-54151 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker T1 - Advanced lightweight applications – recycling versus reliability and fossil energy footprint N2 - Advanced light weight applications like aircrafts and wind turbine blades are made of fibre reinforced plastics (FRP) with continuous fibre reinforcement and must withstand a high thermo-mechanical cyclic loading. The quality of the fibre matrix interface has a high impact on the fatigue life and was continuously improved over the years since the 50th. The fatigue life of glass fibre reinforced plastics (GFRP) used in aircraft industry is 10 to 100 times higher compared to glass fibre non crimp fabrics used for wind turbine blades. To assure a constant and reliable high quality and strength of reinforcement fibres, synthetic fibre production is state of the art (CF, GF). There is a need for recycling GFRP and CFRP waste due to the upcoming use. Pyrolysis and solvolysis are more expensive than the mechanical route however enable a more sustainable recycling. Natural fibres and recycled synthetic fibres have a high scatter in quality and strength. Hence it is a challenge to optimize the production / recycling processes to get a reliable quality for any demanding (second life) application. Chemical routes for using renewables resources and recycling, is going to be a good approach especially for polymer-matrix systems to get 100% quality (back) compared to the state of the art. Finally, a proper design, life-time extension and repair is preferable to recycling to keep the carbon footprint as low as possible. T2 - 27. INTERNATIONALES DRESDNER LEICHTBAUSYMPOSIUM CY - Dresden, Germany DA - 13.06.2024 KW - Polymer Matrix Composites KW - Carbon Fibre KW - Recycling KW - Circular Economy PY - 2024 UR - https://leichtbausymposium.de/deu/ AN - OPUS4-60683 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker T1 - Roving-Alterung und mechanische Eigenschaften N2 - Im statistischen Mittel steht eine Windkraftanlage (WKA) in Deutschland alle 6 Jahre wegen eines Schadens an den Rotorblättern und verursacht Kosten von 20k€-40k€ infolge Ertragsausfall und Reparaturkosten. Bei über 30.000 WKA in Deutschland verursacht dies jährlichen Kosten von 100-200 Mio. €. Zu 70% sind die Ursachen Fertigungsfehler. Diesem Themenkomplex widmet sich FB-5.3 in Kooperation mit FBs der Zerstörungsfreien Prüfung (Abt. 8) schon seit Jahren. Im aktuellen Projekt geht es um einen vorzeitigen Verschleiß der Rotorblätter infolge der Verwendung gealterter Glasfaser-Rovings. (GF). Die Entwicklung moderner Windkraftanlagen hatte in Europa seinen Ursprung in den 90er Jahren. OEMs und GF-Hersteller waren dicht beisammen. Die Globalisierung des Marktes führt heute zu einer weltweiten Verschiffung der GF in feucht-warmen Containern. Je nach Beschaffenheit (Chemie) der Schlichten (Oberflächenbehandlung) von GF können diese stark altern (Hydrolyse-Effekte) und die Festigkeit kann im Bauteil um bis zu 50% abgemindert sein. In einer Kooperation mit der Rotorblattallianz, einem Zusammenschluss der OEMs, Halbzeugherstellern und Forschungsinstituten, wurden schon vor 5 Jahren in einem Forschungsprojekt (FB-5.3; VH 5538) die chemischen Mechanismen der Alterung exemplarisch für eine Glasfaser-Roving-Type aufgeklärt. Im aktuellen Projekt (FB-5.3; VH 5304) wird ein beschleunigtes Alterungsverfahren (erhöhte Temperatur und Feuchte) am Roving im un-impregnierten Zustand entwickelt und die Festigkeit nachfolgend nach Einbettung in eine Epoxid-Harz-Matrix bestimmt. Je nach Alterungszustand zeigt sich eine Abnahme der Zwischenfaserbruchfestigkeit von bis zu 50%. Nicht alle Glasfaser-Roving-Typen zeigen diesen Effekt. Es ist gelungen für OEMs und Halbzeughersteller ein handhabbares Verfahren zur innerbetrieblichen Qualitätssicherung zu entwickeln, da die wenigsten Firmen über komplexe Analyseverfahren, wie an der BAM, verfügen. T2 - Composite United - AG Faserverbund in der Windenergie CY - Braunschweig, Germany DA - 09.05.2023 KW - Faserkunststoffverbunde KW - Windenergie KW - Alterung PY - 2023 AN - OPUS4-58409 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Channammagari, Harichandana A1 - Sahr, Rabea A1 - Trappe, Volker T1 - Experimentelle, Analytisch-Numerische Untersuchung des thermischen Ausdehnungsverhaltens von Faser-Kunststoff-Verbunden N2 - Im Rahmen des Forschungsvorhabens PROVING wurde eine Methode zur rechnerischen Bestimmung thermomechanischer Eigenspannungen in CFK entwickelt. Ziel ist die Berücksichtigung des thermischen Ausdehnungsverhaltens bei der Bestimmung des dreidimensionalen in-situ-Spannungszustands der Matrix für den strukturellen Nachweis. Die Eigenspannungen werden über mikromechanische Modellierung und FEM berechnet; die zugrunde liegenden Ausdehnungsfunktionen wurden experimentell validiert. N2 - As part of the PROVING research project, a method for calculating thermomechanical residual stresses in CFRP was developed. The aim is to take thermal expansion behavior into account when determining the three-dimensional in-situ stress state of the matrix for structural verification. The residual stresses are calculated using micromechanical modeling and FEM; the underlying expansion functions have been experimentally validated. T2 - 43. Vortrags- und Diskussionstagung Werkstoffprüfung 2025 CY - Dresden, Germany DA - 27.11.2025 KW - Thermische Eigenspannungen KW - Mikromechanik KW - Faser-Kunststoff-Verbunde KW - FEM PY - 2025 SN - 978-3-88355-454-9 VL - 2025 SP - 154 EP - 159 PB - DGM CY - Sankt Augustin AN - OPUS4-65112 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas A1 - Trappe, Volker A1 - Müller, Bernd R. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Rissentwicklung in CFK-Laminaten nachgewiesen durch in situ Röntgen-Refraktion N2 - In Leichtbauanwendungen sind Materialien mit geringen Dichten und hohen Festigkeiten gefragt. Insbesondere Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) erfüllen diese Anforderungen und werden zunehmend für Strukturbauteile eingesetzt. Die Oberflächen moderner Rotorblätter von Windkraftanlagen werden aus FKV gefertigt. Das Versagen dieser Materialien hat massiven Einfluss auf die Einsatzfähigkeit der gesamten Windkraftanlage. Daher ist die Kenntnis des Versagensverhaltens dieser Komponenten unter statischer und zyklischer Belastung von großem Interesse, um die Betriebsbeanspruchung abzuschätzen. Im Idealfall wird die Schadensentwicklung unter Betriebslast mit zerstörungsfreien in-situ-Prüfverfahren ermittelt. Hier berichten wir über die Beobachtung der Rissentwicklung in Carbon-Faserverstärkten Kunststoffen (CFK) unter kontinuierlicher Zugbelastung durch in-situ Synchrotron-Röntgenrefraktionsradiographie. Eine selbst entwickelte elektromechanische Zugprüfmaschine mit einem Kraftbereich bis zu 15 kN wurde in den Strahlengang an der BAMline (BESSY II) integriert. Da in herkömmlichen (Absorptions-) Radiographien Defekte wie Zwischenfaserbrüche oder Faser-Matrix-Enthaftung keinen ausreichenden Kontrast verursachen, wird zur Kontrastanhebung die Röntgenrefraktion benutzt. Hier wird das sogenannte Diffraction Enhanced Imaging (DEI) angewandt, um Primär- und gebrochene Strahlung mit Hilfe eines Analysatorkristalls zu trennen. Diese Technik ermöglicht schnelle Messungen mit einem Gesichtsfeld von einigen Quadratmillimetern (hier: 14 mm × 7.2 mm) und ist ideal für in-situ Untersuchungen. Die Bildgebung und der Zugversuch erfolgen mit einer Bildfrequenz von 0.7 / s und einer Dehnrate von 0.00055 / s . Bei 0°/90° Fasergelegen treten die ersten Zwischenfaserrisse bei 380 MPa (Dehnung 0.8 %) auf. Vor dem Versagen bei ca. 760 MPa (Dehnung 2.0 %) beobachten wir die Ausbildung eines nahezu äquidistanten Rissmusters (Risse in ca. 1 mm Abstand), das sich im geschädigten Zustand über die gesamte Probe erstreckt. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Röntgen-Refraktion KW - Synchrotronstrahlung KW - CFK KW - Rissentwicklung PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-576230 SN - 978-3-947971-29-9 VL - BB 180 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-57623 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -