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 - Sahr, Rabea 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. 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 AN - OPUS4-65118 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Channammagari, Harichandana T1 - From Micromechanics to Macro Validation: A New Approach for Aerospace Structures N2 - Given the high experimental effort required to verify fiber‑reinforced polymer composites (FRP) in aviation, the PROVING project (Production, Optimization, and Virtual Verification for Generative Manufacturing Processes) aims to establish a streamlined and robust verification methodology based on analytical and numerical approaches. As a foundation for this virtual verification process, BAM contributed extensive material testing for parameter identification, feeding directly into the material models and probabilistic methods. Beyond the experiments, an analytical‑numerical model was developed to more accurately determine the in‑situ stress state within the composite matrix. Since damage initiation in FRP is largely driven by inter-fiber failure, the three‑dimensional matrix stress state is essential for structural verification. In addition to external loading, thermomechanical residual stresses arising from the mismatched thermal expansion of fibers and matrix contribute to the stress state. Within PROVING, a calculation method was developed that incorporates the thermomechanical behavior of carbon‑fiber‑reinforced polymers (CFRP) into the verification process with minimal experimental effort. The method determines matrix thermal residual stresses using micromechanical modeling combined with finite element analysis. T2 - 29. Nationales SAMPE Symposium CY - Aachen, Germany DA - 02.04.2025 KW - Virtual Verification KW - Micromechanics KW - FEA PY - 2025 AN - OPUS4-65187 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 -