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Organisationseinheit der BAM
The longitudinal and transverse strength of three unidirectional thermoplastic prepreg systems: carbon fiber/polypropylene (CF/PP), polyamide 6 (CF/PA6), and polyphenylene sulfide (CF/PPS) are studied and analytical formulas are proposed for the estimation of matrix and fiber/matrix interface properties from composites properties. Since the matrices are semi-crystalline thermoplastics, the influence of cooling rate on the strength is statistically evaluated. While the 0° tensile strength is found to be independent of the cooling rate, the 90° tensile strength is strongly influenced by the matrix type and cooling rate. The matrix modulus increases as the cooling rate is decreased; the degree of crystallinity also increases. The matrix residual stress, interfacial shear strength, and mode II interlaminar fracture toughness are also found to depend on the cooling rate, with the trends different for different matrices.
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 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.
BAM Report 2019
(2020)
Dieser BAM-Report erscheint zwischen zwei historischen Jubiläen: dem 30. Jahrestag des Mauerfalls am 9. November 1989 und dem der staatlichen Einheit Deutschlands am 3. Oktober 1990.
Für unser Land bedeuten beide Daten eine glückliche Zäsur. Und auch für die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), die in den Jahren der Teilung ihren Sitz im westlichen Teil Berlins behalten hatte, waren sie mit guten Veränderungen verbunden: Zur BAM sind über 500 Wissenschaftler*innen des ostdeutschen Amtes für Standardisierung, Messwesen und Warenprüfung sowie aus den Instituten der Akademie der Wissenschaften in Berlin-Adlershof dazugekommen. Die BAM hat damals neue Tätigkeitsschwerpunkte gewonnen, vor allem auf dem Gebiet der Analytischen Chemie, und konnte sich als Teil des sich auch heute noch rasant entwickelnden Wissenschaftsstandortes Berlin-Adlershof positionieren.
Blicken wir heute auf die bewegten und bewegenden Monate vor 30 Jahren zurück, so tun wir dies aus einer deutlich veränderten Gegenwart: Aktuell beschäftigen uns große gesellschaftliche Herausforderungen wie die digitale Transformation, Energiesicherheit, demografische Veränderungen und der Klimawandel. Berlin ist inmitten dieser Herausforderungen ein Ort der Innovation und des Aufbruchs in der Mitte Europas. Dafür steht beispielhaft die Ansiedlung des Werner von Siemens Centre for Industry & Science, das in den kommenden Jahren im Nordwesten der Stadt wachsen wird. Die BAM ist auch hier Partner des Zukunftsprojekts.
Sicherheit in Technik und Chemie zu gewährleisten - unser Kernauftrag bleibt inmitten dieses beschleunigten Wandels unverändert gültig. Aber er bezieht sich heute auf die Sicherheit von Nanopartikeln, von Werkstücken aus dem 3D-Drucker oder die Speicher von Wasserstoffautos und morgen auf ganz neue Technologien. Dazu forschen wir in unseren fünf Themenfeldern Energie, Infrastruktur, Umwelt, Material und Analytical Sciences weltweit vernetzt.
Über alle Umbrüche hinweg leitet uns dabei eine Idee: Sicherheit macht Märkte. Technologischer Wandel, Kreativität und Erfinder*innengeist ermöglichen den Wohlstand unserer Gesellschaft. Zugleich aber gilt: Erst die Verlässlichkeit neuer Technologien und Materialien schafft das Vertrauen der Menschen in den Wandel und sichert so langfristig unsere Zukunft.