@phdthesis{Popiela2025, author = {Popiela, Bartosz Maciej}, title = {Einfluss fertigungsbedingter Eigenspannungen auf die Betriebssicherheit von nassgewickelten Composite-Druckbeh{\"a}ltern mit einem nichttragenden Liner}, doi = {10.26127/BTUOpen-7238}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-72383}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2025}, abstract = {Im Hinblick auf die globale Herausforderung der Energietransformation steigt der Bedarf an M{\"o}glichkeiten zur Energiespeicherung. Eine Technologie, die zunehmend in den Fokus r{\"u}ckt, ist die Energiespeicherung mittels komprimiertem Wasserstoffgas. Insbesondere f{\"u}r mobile und Transport-Anwendungen ist eine geringe Masse des Speichers vorteilhaft, weshalb vollumwickelte Composite-Druckbeh{\"a}lter des Typs 4 zum Einsatz kommen. Diese werden {\"u}berwiegend im Nasswickelverfahren gefertigt, das durch zahlreiche Prozessparameter und physikalische Effekte charakterisiert wird. Die Wahl der Wickelprozessparameter sowie Schwankungen der Materialkennwerte beeinflussen den Eigenspannungszustand in der Composite-Struktur eines Druckbeh{\"a}lters. Somit wirken sie sich auch auf den Spannungszustand im Betrieb aus. Die vorliegende Dissertation beinhaltet Untersuchungen des Einflusses von fertigungsbedingten Eigenspannungen auf die Sicherheit von Composite-Druckbeh{\"a}ltern mit nichttragendem Kunststoff-Liner. Ziel ist es, das mechanische Verhalten von Composite-Druckbeh{\"a}ltern besser zu verstehen und deren Sicherheitsniveau sowie Konkurrenzf{\"a}higkeit weiter zu steigern. Schwerpunkte der Arbeit sind experimentelle Untersuchungen der Eigenspannungsentstehung und -entwicklung sowie deren Einfluss auf die Beh{\"a}lter-Sicherheit. Im Fokus befindet sich die Exploration von M{\"o}glichkeiten zur Verbesserung der Zuverl{\"a}ssigkeit der Beh{\"a}lter durch Variation der Fertigungsparameter und eine Konditionierung nach der Fertigung. Der Eigenspannungszustand wird in numerischen Simulationen sowie mit dem zerst{\"o}renden Bohrlochverfahren charakterisiert. Die {\"U}berwachung der Spannungsumlagerung w{\"a}hrend einer Konditionierung unter Zeitstandbelastung erfolgt mit eingebetteten faseroptischen Sensoren, die sp{\"a}ter zur Dehnungsmessung in zerst{\"o}renden, langsamen Berstpr{\"u}fungen eingesetzt werden. Zur Vertiefung des Verst{\"a}ndnisses des Versagensverhaltens der verwendeten 6,8 l-Druckbeh{\"a}lter wird die Finite-Elemente-Methode eingesetzt. Dar{\"u}ber hinaus werden Qualit{\"a}tsuntersuchungen der Composite-Struktur mittels Mikro-Computertomographie und Impuls-Echo-Verfahren beschrieben. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass eine Steigerung der Zuverl{\"a}ssigkeit durch eine gezielte Innendruckbeanspruchung der gewickelten Beh{\"a}lter nahezu kostenneutral m{\"o}glich ist. Dies wird im Rahmen der Arbeit anhand eines Baumusters demonstriert. Dar{\"u}ber hinaus wird die Verbesserung der Zuverl{\"a}ssigkeit der Beh{\"a}lter im Rahmen einer Konditionierung unter Zeitstandbelastung vertieft diskutiert. Diese stellt eine weiterf{\"u}hrende M{\"o}glichkeit dar, das Beh{\"a}lterverhalten positiv zu beeinflussen und das Sicherheitsniveau zu steigern.}, subject = {Composite; Druckbeh{\"a}lter; Eigenspannungen; Faser-Kunststoff-Verbund; Wasserstoff; Composite material; Pressure vessel; Residual stress; Hydrogen; Fibre reinforced plastic; Energiespeicherung; Druckbeh{\"a}lter; Faserverst{\"a}rkter Kunststoff; Nasswickelverfahren; Eigenspannung}, language = {de} } @phdthesis{SanthanakrishnanBalakrishnan2020, author = {Santhanakrishnan Balakrishnan, Venkateswaran}, title = {Near-net-shape semi-finished products for the local reinforcement and repair of fibre reinforced plastics}, doi = {10.26127/BTUOpen-5266}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-52667}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2020}, abstract = {The European Parliament and Council has defined a mandatory specific emission target of 95 g CO2/km by 2020 for passenger cars. Vehicle weight is a significant factor contributing to fuel consumption. Reducing the weight of the vehicle can be one promising option for decreasing CO2 emissions, which becomes a top priority for the automotive industry. In this research, two approaches were used to address the need. One involved developing structural parts using fibre reinforced plastics (FRP), and the other involved designing and developing FRP-metal hybrid laminates, which were constructed by reinforcing FRP locally to the metal surface. Existing joining techniques such as riveting, bolting, adhesive joining, ultrasonic welding, and flow drill joining techniques require additional processing steps to perform the joining, which could considerably increase processing time, cost, and energy expenditure. The present work describes a method to join FRP and metals using the adhesion strength of the investigated polymers. The developed FRP-metal hybrid laminates combine the advantages of metal and FRP together. Steel hot-stamping is known to yield very high strength. Fibre reinforced plastic-metal hybrid laminates were developed using hot stamped steels to transfer their superior mechanical properties to the final structure. To utilize the complete lightweight potential of thermoset and thermoplastic polymers, FRPs and FRP-metal hybrid laminates were developed using both the polymers. Along with this increased demand for FRP structures, there is growing interest in a repair technique in the automotive industry. The second objective of this thesis consists of designing and developing a new repair technique, which regains the strength and stiffness properties of the damaged part. The existing scarf repair technique is not suitable for thin laminates, which have limited access to the damaged area. Perforation damages were introduced into the FRP structures using a low-velocity impact load. A modified injection repair technique is used to repair these damaged FRP structures. Non-destructive techniques were utilized to understand the damage and the effectiveness of the repair.}, subject = {Fibre metal laminates (FML); Lightweight construction; Composite/metal hybrids; Joining technology; Injection repair; Faser-Metall-Laminate (FML); Leichtbaukonstruktion; Komposite/Metall-Hybride; F{\"u}getechnologie; Injektionsreparatur; Faserverst{\"a}rkter Kunststoff; Metallischer Werkstoff; Schichtverbundwerkstoff; Laminat; F{\"u}gen}, language = {en} }