TY - THES A1 - Basan, Ricardo T1 - Untersuchung der intralaminaren Schubeigenschaften von Faserverbundwerkstoffen mit Epoxidharzmatrix unter Berücksichtigung nichtlinearer Effekte N2 - Faserverbundwerkstoffe besitzen anisotrope Materialeigenschaften. Die Anzahl der elastischen Größen und Festigkeiten zur Beschreibung des mechanischen Verhaltens ist dadurch größer als zum Beispiel bei isotropen Werkstoffen. Die Festigkeiten und die Steifigkeiten in den verschiedenen Laminatrichtungen unterscheiden sich darüber hinaus um bis zu zwei Größenordnungen. Abhängig von der Belastungsart versagen Faserverbundwerkstoffe spröde oder duktil. Der Entwicklung geeigneter Untersuchungsmethoden zur Bestimmung der Werkstoffeigenschaften in den verschiedenen Richtungen kommt daher eine grundlegende Rolle zu. Insbesondere die Bestimmung der intralaminaren Schubeigenschaften von Faserverbundwerkstoffen ist aufgrund des ausgeprägten nichtlinearen Last-Verformungs-Verhaltens schwierig und mit den bestehenden Auswerteroutinen genormter Prüfverfahren teilweise fehlerbehaftet. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgt die Analyse der Schubeigenschaften in der Laminatebene durch eine neu entwickelte Schubvorrichtung, die eine qualitativ hochwertige Bestimmung der Werkstoffeigenschaften ermöglicht. Für die Probekörper dieser Schubvorrichtung wird auf der Grundlage von Messergebnissen ein lastabhängiges Modell der Schubspannungsverteilung entwickelt, das die Materialnichtlinearität berücksichtigt und bei der Analyse der Versuchsergebnisse zur Anwendung kommt. In vergleichenden Untersuchungen der Interaktion benachbarter Schichten an glas- und kohlenstofffaserverstärkten Laminaten mit ein- und zweiachsiger Orientierung kann gezeigt werden, dass bei identischem Schubspannungszustand in den Einzelschichten bis zu 60% größere Schubfestigkeiten der zweiachsig verstärkten Verbunde vorliegen. Die orthogonal verstärkten Laminate sind schadenstoleranter, da sich Zwischenfaserbruche nicht ungehindert ausbreiten können, sondern an den um 90° gedrehten Fasern gestoppt werden. In Laminaten mit unidirektionaler Faserausrichtung führt dagegen der erste Riss unmittelbar zum Trennbruch. Die Verifizierung dieser Beobachtung erfolgt mittels des Verfahrens der Röntgenrefraktions- topographie. In Schubzugversuchen erfolgt die Korrelation der mechanischen Belastungssituation mit der mikrostrukturellen Analyse der inneren Schädigungsentwicklung des Werkstoffs. An zweiachsig verstärkten Kohlenstofffaserlaminaten unter Zwischenfaserbruchbeanspruchung kann gezeigt werden, dass die Degradation der intralaminaren Schubsteifigkeit mit der Zunahme an inneren Oberflachen als Maß für die Zwischenfaserbruchdichte einhergeht. Einachsig verstärkte Verbunde versagen dagegen relativ spröde bereits durch den ersten Zwischenfaserbruch und damit ohne Zunahme der Mikrorissdichte. Die Zusammenfassung der Erkenntnisse spiegelt sich in der Verbesserung des Auswerteverfahrens des in DIN EN ISO 14129 genormten Schubzugversuchs wider. Unter Berücksichtigung der Nichtlinearitat des Schubmoduls und der Faserrotation infolge der großen Verformungen während des Schubzugversuchs erfolgt in einem Iterationsprozess die stuckweise Anwendung der Klassischen Laminattheorie zur Bestimmung der Einzelschichtspannungen. Die Bewertung der Ergebnisse des Schubzugversuchs mit diesem Analyseverfahren hinsichtlich der Belastungsgrenzen resultiert in einer guten Übereinstimmung mit dem Festigkeitsmodell nach Puck. Die Berücksichtigung nichtlinearer Effekte führt zu einer höheren Genauigkeit bei der Bestimmung der intralaminaren Schubfestigkeit mittels des in der industriellen Anwendung weit verbreiteten Normversuchs. T3 - BAM Dissertationsreihe - 74 KW - Zwischenfaserbruch KW - interfibre failure KW - nonlinearity KW - test methods KW - in-plane shear KW - composite materials KW - Faserverbundwerkstoffe KW - intrlaminare Schubeigenschaften KW - Prüfverfahren KW - Nichtlinearität PY - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-848 SN - 978-3-9814281-3-1 SN - 1613-4249 VL - 74 SP - 1 EP - 170 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-84 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Maierhofer, Christiane T1 - Fehlerkatalog für FKV und Herstellung von Musterdefekten (VITCEA Projekt) N2 - Die Befragung zur Bestimmung relevanter Defekte in Faserverbundwerkstoffen im Rahmen des VITCEA-Projektes wird vorgestellt. Die so erhaltene "Hitparade" der Defekte kann als Ausgangspunkt für einen Fehlerkatalog dienen. Außerdem wird über die Herstellung von Überlastdefekten berichtet, welche sich an bestehende Normen (teilweise aus anderen Bereichen) anlehnt T2 - 2. Sitzung des FA Faserkunststoffverbunde der DGZfP CY - Stade, Germany DA - 11.05.2017 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Faserverbundwerkstoffe KW - GFK KW - CFK KW - Impactschaden KW - Normung PY - 2017 AN - OPUS4-40271 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Spode, Manfred A1 - Mair, Georg T1 - Monte Carlo Simulation - Prinzip und Beispiel N2 - Die Monte-Carlo-Simulation ist eine geeignete Methode, um Festigkeitseigenschaften wie z.B. Berstdruck, oder auch die Lastwechselfestigkeit von ganzen Population von Druckbehältern zu simulieren. Dies erlaubt wiederum die systematische Analyse der Wirksamkeit von deterministischen Mindestanforderungen und die Optimierung entsprechender Zulassungsvorschriften. T2 - BAM-Kolloquium der 3. Abteilung CY - BAM Berlin, Germany DA - 08.11.2018 KW - Monte Carlo Simulation KW - Faserverbundwerkstoffe KW - Druckbehälter KW - Berstfestigkeit KW - Lastwechselfestigkeit PY - 2018 AN - OPUS4-46628 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - BOOK A1 - Mair, Georg T1 - Sicherheitsbewertung von Composite-Druckgasbehältern - Potential statistischer Methoden jenseits aktueller Vorschriften N2 - Das Buch zeigt einen alternativen Weg der Sicherheitsbeurteilung von Druckbehältern aus Faserverbundwerkstoffen. Dies ist insbesondere für die Mobilität der Zukunft und die zugehörige Energieversorgung mit Bio-/Erdgas und Wasserstoff von Interesse. Mit statistischen Methoden gelingt es, die Sicherheit auch jenseits der Grenzen aktueller Vorschriften fundiert zu beurteilen. Es wird dargelegt wie eine probabilistische sicherheitsbeurteilung als Alternative aussehen könnte. Dieser Ansatz basiert auf neuen Verfahren der zerstörenden Prüfung und statistischer Auswertung relevanter Festigkeitseigenschaften. Hierzu zählen die langsame Berstprüfung und ein spezielles Arbeitsdiagramm zur Auswertung von Stichproben. Darüber hinaus erlaubt der Ansatz die Quantifizierung der Degradation im Betrieb und zeigt Wege zur Abschätzung der Lebensdauer. Sicherheit wird diskutiert als Kombination von Überlebenswahrscheinlichkeit und Konsequenz. N2 - A detailed analysis of current approval requirements and relevant safety assessment methods for gas cylinders is given. With a focus on composite cylinders for storing compressed natural gas and hydrogen, this book demonstrates how current regulations and standards limit the ability to reduce cost and weight. Based on this data, it then highlights the potential offered by a new, probabilistic safety assessment standard. After addressing the economic potential of probabilistic safety assessment, the book details working procedures and the improvement of cycling and (slow) burst tests as methods for residual strength assessment. This is followed by methods for the statistical evaluation of test data, as well as considerations of samples size and character of distribution. A definition of sample strength is elaborated in terms of the “Sample Performance Chart” developed by the author. On this basis, safety is discussed as a property of service life and interpreted as an issue of degradation, before aspects of artificial aging for simulating the reliability level at end of life are discussed. Lastly, the book considers testing and inspection aspects: quality of production, degradation prediction by means of destructive sample tests parallel to operation, retesting periods, and correcting for under- and overestimates of safe lifetime. Presented in schematic diagrams, illustrations and tables, this information will enable manufacturers and operators to use this new approach in practice and support the improvement of current regulations and standards. KW - Sicherheitsbewertung KW - safety assessment KW - Streuung KW - scatter KW - Probabilistischer Ansatz KW - probabilistic approach KW - Gasspeicherung KW - gas storage KW - Faserverbundwerkstoffe KW - composite materials (FRP) PY - 2016 SN - 978-3-662-48131-8 SN - 978-3-662-48132-5 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-662-48132-5 SP - VII - XIX, 1 EP - 303 PB - Springer Vieweg CY - Berlin Heidelberg ET - 1 AN - OPUS4-35664 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -