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Experimental and numerical multiscale approach to thermally cycled FRP

  • Due to the different thermal expansion of the constituent materials, cyclic thermal loading of FRP induces alternating stresses in the material at two scales: at the micro scale (level of fibre–matrix-interaction) and at the macro scale (level of the multidirectional laminate). Especially the micro scale effect is not comprehensively investigated yet. Additionally, computational investigations mostly neglect this effect due to the homogenous modelling of the composite material. As this effect is assumed to significantly contribute to the fatigue of FRP at thermal loads, the present paper suggests an experimental and numerical multiscale approach including Experiments at the different involved material scales to separately observe the effects acting at these scales. The approach also includes numerical modelling for each scale to complement the knowledge gained from the Experiments and to create a basis for the consideration of the micro effect even in macroscopic fatigue modelsDue to the different thermal expansion of the constituent materials, cyclic thermal loading of FRP induces alternating stresses in the material at two scales: at the micro scale (level of fibre–matrix-interaction) and at the macro scale (level of the multidirectional laminate). Especially the micro scale effect is not comprehensively investigated yet. Additionally, computational investigations mostly neglect this effect due to the homogenous modelling of the composite material. As this effect is assumed to significantly contribute to the fatigue of FRP at thermal loads, the present paper suggests an experimental and numerical multiscale approach including Experiments at the different involved material scales to separately observe the effects acting at these scales. The approach also includes numerical modelling for each scale to complement the knowledge gained from the Experiments and to create a basis for the consideration of the micro effect even in macroscopic fatigue models treating homogeneous modelled composites. The main focus of the contribution is to bring the overall Approach up for discussion, rather than to present the multiscale modelling details.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:C. Lüders, Gerhard Kalinka, Wei Li, M. Sinapius, T. Wille
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Composite Structures
Jahr der Erstveröffentlichung:2020
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.3 Polymere Verbundwerkstoffe
Verlag:Elsevier Ltd.
Verlagsort:Niederlande
Jahrgang/Band:244
Erste Seite:112303
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Carbon Fibre; Cryogenic; Epoxy Resin; Fatigue; Fibre reinforced plastic; Thermal cycling
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Energie
Energie / Elektrische Energiespeicher und -umwandlung
Material
Material / Degradation von Werkstoffen
DOI:10.1016/j.compstruct.2020.112303
ISSN:0263-8223
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:08.06.2020
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:08.06.2020
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