@article{RomanoEhrlichGebbeken, author = {Romano, Marco and Ehrlich, Ingo and Gebbeken, Norbert}, title = {Parametric characterization of a mesomechanic kinematic in plain and twill weave 2/2 reinforced composites by FE-calculations}, series = {Archives of Materials Science and Engineering (ArchivesMSE)}, volume = {97}, journal = {Archives of Materials Science and Engineering (ArchivesMSE)}, number = {1-2}, publisher = {Index Copernicus}, issn = {1897-2764}, doi = {10.5604/01.3001.0013.2869}, pages = {20 -- 38}, abstract = {Purpose: A parametric characterization of a mesomechanic kinematic caused by ondulation in fabric reinforced composites is investigated by numerical investigations. Design/methodology/approach: Due to the definition of plain representative sequences of balanced plain-weave and twill-weave 2/2 fabric reinforced single layers based on sines the variable geometric parameters are the amplitude and the length of the ondulation. Findings: The mesomechanic kinematic can be observed in the FE analyses for both kinds of fabric constructions. Research limitations/implications: The FE analyses consider elasticity and contraction due to Poisson effects, respectively, of the model under selected longitudinal strains. Practical implications: The results are evaluated at relevant positions on the centre-line of the ondulated warp-yarn of the plain representative model. A direct and linear coupling in case of the transversal kinematic behaviour, and thereby a corresponding definite reduction of the evaluated longitudinal strains in terms of the difference of the applied and determined longitudinal strains is identified. Originality/value: Both characteristic purely kinematic reactions due to geometric constraints directly depend on the introduced degree of ondulation. This non-dimensional parameter relates amplitude and length of one complete ondulation, and thus represents the intensity of the ondulation of the respective fabric construction.}, language = {en} } @article{RomanoEhrlichGebbeken, author = {Romano, Marco and Ehrlich, Ingo and Gebbeken, Norbert}, title = {Structural mechanic material damping in fabric reinforced composites}, series = {Archives of Materials Science and Engineering (ArchivesMSE)}, volume = {88}, journal = {Archives of Materials Science and Engineering (ArchivesMSE)}, number = {1}, doi = {10.5604/01.3001.0010.7747}, pages = {12 -- 41}, abstract = {Purpose: A review regarding the acting mechanisms of structural dynamic material damping in fabric reinforced composites is presented. Design/methodology/approach: Mechanical acting principles identified by different investigations are considered. Aspects of the determination and calculation of structural mechanical material properties of fabric reinforced composites are described. Approaches intending the description and classification of ondulations in fabrics reinforced single layers are demonstrated. Findings: The mesomechanic geometry of fabrics is not considered sufficiently by relatively simple homogenization approaches. Yet, it significantly affects its structural dynamic material properties, especially the dynamic ones. Research limitations/implications: In each case the different damping mechanisms act coupled and occur at the same time. Therefore a separation procedure is required in any case. Practical implications: Against the background of the comparison and remarks of the presented papers a reasonable further procedure is recommended. Thereby, FE-calculations with a parametrical variation of the mesomechanic geometry in order to identify kinematic correlations due to geometric constraints are suggested. Originality/value: The idea of the representation of the geometric conditions in terms of a degree of ondulation is described. Such a non-dimensional specific value representing the intensity of the ondulation would enable the comparability of the results of different kinds of investigations.}, language = {en} } @article{ValentinoSgambitterraFurgiueleetal., author = {Valentino, Piergiorgio and Sgambitterra, Emanuele and Furgiuele, Franco and Romano, Marco and Ehrlich, Ingo and Gebbeken, Norbert}, title = {Mechanical characterization of basalt woven fabric composites}, series = {Frattura ed Integrit{\`a} Strutturale (Fracture and Structural Integrity)}, volume = {8}, journal = {Frattura ed Integrit{\`a} Strutturale (Fracture and Structural Integrity)}, number = {28}, doi = {10.3221/IGF-ESIS.28.01}, pages = {1 -- 11}, abstract = {Basalt fabric composite, with different twill wave reinforcements, i.e. twill 2/2 and twill 1/3, have been studied in this work by means of experimental tests and numerical finite element (FE) simulations. As fabric reinforcements show repeating undulations of warp and fill yarn, simple mixtures law cannot be applied. As a consequence, the mesoscopic scale, lying between the microscopic and the macroscopic one, has to be taken into account to mechanically characterize a fabric reinforced composite. The aim of this work is to evaluate the stiffness of a fabric reinforced composite in warp and fill direction. In particular a numerical FE model, assuming elliptical sections and sinusoidal shape of the yarns, has been implemented and experimental tests have been carried out in order to validate the proposed model. Finally, the strength and the failure modes le orientation, have been experimentally investigated.}, language = {en} } @techreport{SchlampEhrlich, author = {Schlamp, Matthias and Ehrlich, Ingo}, title = {Analyse des Impact-Verhaltens gekr{\"u}mmter Strukturbauteile von Luftfahrzeugen zur Entwicklung eines Struktur{\"u}berwachungssystems f{\"u}r faserverst{\"a}rkte Kunststoffe - BIRD}, series = {Forschung 2019 / Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg}, journal = {Forschung 2019 / Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg}, editor = {Baier, Wolfgang}, publisher = {VMK Verlag f{\"u}r Marketing \& Kommunikation GmbH \& Co. KG}, organization = {Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg}, isbn = {978-3-9818209-6-6}, pages = {40 -- 41}, abstract = {Die in Flugvorausrichtung weisenden Bauteile von Luftfahrzeugen sind oftmals durch Einschl{\"a}ge aufgrund von Vogelschlag, Hagel oder aufgewirbelten Kleinteilen gef{\"a}hrdet. Diese Einschl{\"a}ge, sogenannte Impacts, weisen bei faserverst{\"a}rkten Kunststoffen ein stark kr{\"u}mmungs- und materialabh{\"a}ngiges Verhalten und Schadensausmaß auf. Impact-Sch{\"a}digungen f{\"u}hren oftmals zu hohen Reparaturkosten, welche durch eine genauere Kenntnis des Schadens verringert werden k{\"o}nnen. Zur Klassifizierung dieser Sch{\"a}digungen steht dabei vor allem das auftretende Frequenz signal des Impacts im Fokus der Untersuchungen.}, language = {de} } @article{RomanoHoinkesEhrlichetal., author = {Romano, Marco and Hoinkes, Carl J. J. and Ehrlich, Ingo and H{\"o}cherl, Johannes and Gebbeken, Norbert}, title = {Experimental investigation of fibre reinforced plastics with hybrid layups under high-velocity impact loads}, series = {Frattura ed Integrit{\`a} Strutturale (Fracture and Structural Integrity)}, volume = {8}, journal = {Frattura ed Integrit{\`a} Strutturale (Fracture and Structural Integrity)}, number = {29}, doi = {10.3221/IGF-ESIS.29.34}, pages = {384 -- 398}, abstract = {This paper deals with experimental investigations concerning energy dissipation capacity of different kinds of reinforcement fibres in monolithic and hybrid layups under high-velocity impact loads. The investigated kinds of fibres are carbon, glass and basalt fibres. Therefore test panels, using the same thermoset resin, were built up and cured by autoclave processing. The fibre volume content of the test panels has been determined. Furthermore the influence of a separating layer at selected positions in the hybrid stacked panels was investigated. The results show the influence and the energy dissipation capacity of each single kind of fibre and the enhanced properties for the hybrid layups by hybrid stacking sequences and the use of a separating core material.}, language = {en} } @techreport{PutzerRasmussenEhrlichetal., author = {Putzer, Michael and Rasmussen, John and Ehrlich, Ingo and Gebbeken, Norbert and Dendorfer, Sebastian}, title = {Muskuloskelettale Simulation zur Untersuchung des Einflusses geometrischer Parameter der Wirbelk{\"o}rper auf die Belastung der Lendenwirbels{\"a}ule}, series = {Forschungsbericht 2013 / Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg}, journal = {Forschungsbericht 2013 / Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg}, editor = {Baier, Wolfgang}, address = {Regensburg}, organization = {Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg}, pages = {60 -- 61}, language = {de} } @article{RomanoMicklitzOlbrichetal., author = {Romano, Marco and Micklitz, Matthias and Olbrich, Florian and Bierl, Rudolf and Ehrlich, Ingo and Gebbeken, Norbert}, title = {Experimental investigation of damping properties of unidirectionally and fabric reinforced plastics by the free decay method}, series = {Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering}, volume = {63}, journal = {Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering}, number = {2}, pages = {65 -- 80}, abstract = {Purpose: of this paper is experimental investigation of damping properties of unidirectionally and fabric reinforced plastics by the free decay method. Design/methodology/approach: For the evaluation of the presumed effect experimental structural dynamic investigations comparing unidirectionally and fabric reinforced plastics are carried out. In detail the free decay behaviour of flat beamlike specimens under fixed-free boundary conditions and relatively constant and reproducible displacement excitation is investigated. Findings: The vibrating structure has been measured by a laser scanning vibrometer PSV 400 from POLYTEC. In both cases evaluation of the results yields enhanced damping properties of the specimens with fabric reinforcement compared to the unidirectionally reinforced specimens. The results justify the presumed acting of a mesomechanic kinematic. Research limitations/implications: The results show that in either case the material damping in terms of the logarithmic decrement of the fabric reinforced material is higher than the material damping in of the unidirectionally reinforced material. Additionally, when the fabric reinforced specimens are addressed, in each case the plain weave reinforced specimens exhibited higher values of the material damping as the twill weave 2/2 reinforced ones. Originality/value: Ondulations in fabrics as a textile semi-finished product are caused by the alternating crossing of warp and fill yarns. In the mesoscopic scale the acting of a mesomechanic kinematic is presumed to enhance the damping properties under cyclic elastic deformation. For the evaluation of the presumed effect experimental structural dynamic investigations comparing unidirectionally and fabric reinforced plastics are carried out.}, language = {en} } @techreport{SieglEhrlich, author = {Siegl, Marco and Ehrlich, Ingo}, title = {Internationale Forschung zum Biege- und Deformationsverhalten von faserverst{\"a}rkten Kunststoffrohren}, series = {Forschung 2019 / OTH Regensburg}, journal = {Forschung 2019 / OTH Regensburg}, editor = {Baier, Wolfgang}, publisher = {VMK Verlag f{\"u}r Marketing \& Kommunikation}, organization = {Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg}, isbn = {978-3-9818209-6-6}, pages = {42 -- 43}, language = {de} } @techreport{SieglEhrlichSiegletal., author = {Siegl, Marco and Ehrlich, Ingo and Siegl, Marco and Ehrlich, Ingo}, title = {Einfluss von Prozessparametern auf die Schmelzimpr{\"a}gnierung zur Herstellung von faserverst{\"a}rkten Thermoplasten}, series = {Forschung 2018 / Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg}, journal = {Forschung 2018 / Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg}, editor = {Baier, Wolfgang}, publisher = {VMK Verlag f{\"u}r Marketing \& Kommunikation GmbH \& Co. KG}, organization = {Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg}, pages = {72 -- 73}, abstract = {Die Erforschung von faserverst{\"a}rkten Kunststoffen (FVK) mit thermoplastischer Matrix ist aufgrund der Schweißeignung als Verbindungstechnologie, der thermischen Umformbarkeit, der Recyclebarkeit sowie der verk{\"u}rzten Prozesszeiten im Vergleich zu den vorwiegend eingesetzten faserverst{\"a}rkten Duroplasten erstrebenswert. Die Wechselwirkung zwischen den physikalischen, mechanischen und geometrischen Parametern erh{\"o}ht den Komplexit{\"a}tsgrad des Herstellungsprozesses. Ziel ist daher die Entwicklung einer Impr{\"a}gniertechnik, die eine Fasertr{\"a}nkung mittels eines Thermoplastschmelzbades erm{\"o}glicht.}, language = {de} } @phdthesis{Schlamp, author = {Schlamp, Matthias}, title = {Der Einfluss elliptischer Kr{\"u}mmung auf das Verformungs- und Sch{\"a}digungsverhalten glasfaserverst{\"a}rkter Kunststoffstrukturen}, doi = {10.6094/UNIFR/228064}, pages = {169}, abstract = {In Industriebereichen, in welchen Masse aufgrund von Tr{\"a}gheit oder Gravitations{\"u}berwindung einen beeinflussenden Faktor ausmacht, wie beispielsweise der Luft- und Raumfahrt oder der Windkraft, spielen faserverst{\"a}rkte Kunststoffstrukturen aufgrund ihres Leichtbaupotentials hinsichtlich der dichtespezifischen Steifigkeit und Festigkeit eine große Rolle. Außen liegende Bauteile in Form d{\"u}nnwandiger Fl{\"a}chentragwerke in diesen Anwendungen weisen zumeist nicht eine kreisrunde, sondern unstetige Bauteilkr{\"u}mmung auf und sind aufgrund ihres Einsatzortes durch Schlagbelastungen (Impacts) in verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen gef{\"a}hrdet. Besonders im Niedergeschwindigkeitsbereich sind diese Impacts bei diesen meist gekr{\"u}mmten Strukturen als kritisch zu beurteilen, da sie von außen oftmals nicht sichtbar sind, sich aber stark auf die verbleibende Restfestigkeit, insbesondere die Druck- und Schwingfestigkeit, aufgrund inter- und intralaminarer Sch{\"a}digungen auswirken. Sie stellen demnach eine kritisch zu betrachtende Belastungsart dar. In der vorliegenden Arbeit werden oben benannte unstetig gekr{\"u}mmte Fl{\"a}chentragwerke auf eine unstetig elliptisch gekr{\"u}mmte Pr{\"u}fk{\"o}rpergeometrie in Anlehnung an den Querschnitt einer Fl{\"u}gelvorderkante abstrahiert. Mittels experimenteller, numerischer und analytischer Untersuchungen wird ein grundlegendes Verst{\"a}ndnis des Kr{\"u}mmungseinflusses auf das Sch{\"a}digungs- und Verformungsverhalten ebendieser Strukturen bei Impact-Belastung und quasi-statischer Druckbelastung erarbeitet. Pr{\"u}fk{\"o}rper mit vier verschiedenen Kr{\"u}mmungsstufen werden dahingehend unter Verwendung einer Fallbolzenanlage im Niedergeschwindigkeitsbereich sch{\"a}digend gepr{\"u}ft und die resultierende projizierende Schadensfl{\"a}che in Abh{\"a}ngigkeit des Kr{\"u}mmungsgrades ausgewertet. Zur Untersuchung des reinen Kr{\"u}mmungseinflusses werden Pr{\"u}fk{\"o}rper in quasistatischen Druckversuchen im elastischen Bereich auf deren Verformungsverhalten hin analysiert. Durch Einf{\"u}hrung des geometriebedingten Verformungswiderstandes als vergleichende Kenngr{\"o}ße kann auf Basis lokal variierender Struktursteifigkeiten ein Zusammenhang aus dem Impact-Verhalten und dem elastischen Verformungsverhalten gleicher Kr{\"u}mmungsstufen geschlossen werden. Durch begleitende numerische Untersuchungen wird das Verformungsverhalten sowie die sich dabei einstellenden einzelschichtspezifischen Spannungszust{\"a}nde untersucht. Weiterhin werden bestehende analytische Berechnungsmethoden f{\"u}r stetige Kreisb{\"o}gen im Berechnungsumfang erweitert und auf die vorliegende Problemstellung{\"u}bertragen. Eine Gegen{\"u}berstellung und Diskussion aller erfassten Versuchs- und Berechnungsergebnisse zeigt abschließend gemeinsame Abh{\"a}ngigkeiten auf.}, language = {de} } @phdthesis{Kastenmeier, author = {Kastenmeier, Andreas}, title = {Biegeverhalten faserverst{\"a}rkter Kunststoffrohre unter Ber{\"u}cksichtigung einer mehrreihigen Bolzenverbindung}, pages = {260}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit wird die Charakterisierung des mechanischen Verhaltens von auskragenden Rohren aus kohlenstofffaserverst{\"a}rktem Kunststoff (CFK) mit Querkraftbelastung an einem Ende und einer mehrreihigen Bolzenverbindung am anderen Ende behandelt. Bolzenverbindungen mit F{\"u}gepartner aus CFK werden im Stand der Technik nur an ebenen, zug- oder druckbelasteten, Verbindungen untersucht, weshalb der Einfluss der Biegebelastung, der gekr{\"u}mmten Auflagefl{\"a}chen und des geschlossenen Rohrprofils untersucht und qualifiziert wird. Zudem zeigt sich ein Effekt der Abst{\"u}tzung bzw. resultierenden Verformungsbehinderung. Die Grundlage der Untersuchungen bilden 2-Punkt-Biegeversuche mit Verzerrungs- und Verschiebungsmessungen, die {\"u}ber FE-Modelle numerisch abgebildet und in einer Verzerrungs- und Spannungsanalyse detaillierter ausgewertet werden. Zur Darstellung des Einflusses der Biegebelastung werden zudem reine Zug- und Drucklasten aufgebracht, ausgewertet und abgeglichen. In drei Variationen des Biegeversuchs werden zudem, sowohl experimentell als auch numerisch, Effekte zu einer m{\"o}glichen Steigerung der Verbindungsfestigkeit untersucht. Dazu z{\"a}hlt die Verwendung von zus{\"a}tzlichen Schichten aus Titanlegierung im Kraft{\"u}berleitungsbereich, ein Versetzen der Bolzen im Umfang und eine {\"A}nderung der Abst{\"u}tzung in Lastrichtung. F{\"u}r das Biegeverhalten der CFK-Rohre im frei auskragenden Bereich werden kontinuumsmechanische Modelle der anisotropen Elastizit{\"a}t f{\"u}r Rohre unter reiner Biegebelastung beschrieben, adaptiert und bez{\"u}glich der Ergebnisse bewertet. Um die Vergleichbarkeit der Berechnungsmodelle und Versuche zu gew{\"a}hrleisten, wird einerseits der Einfluss der speziellen Schichtstruktur in gewickelten CFK-Rohren diskutiert und andererseits werden die transversal-isotropen Materialeigenschaften der Einzelschicht an Probek{\"o}rpern aus den Rohren bestimmt.}, subject = {Kunststoffrohr}, language = {de} }