2023-06-252023-06-25https://tore.tuhh.de/handle/11420/16439Dieses Projekt zielt auf eine detaillierte experimentelle Charakterisierung und Simulation des multiaxialen Verhaltens von Kabeln unter finiten Deformationen und Kontakt. Kabel zeigen aufgrund ihrer meist aus konzentrisch angeordneten Schichten verschiedener Materialien aufgebauten Struktur, anisotropes und inelastisches Verhalten unter Last. Das Wissen über die mechanischen Eigenschaften von Kabeln wird in deren Anwendung, z.B. im Automobilbau, immer wichtiger, da sie maßgeblich die Lebensdauer eines Kabels beeinflussen. Zusätzlich treten vor allem bei der Montage von Kabeln häufig Situationen auf, in denen ein Kabel in Kontakt mit einem anderen Bauteil gerät. Dieses Vorhaben beschäftigt sich deshalb auf der experimentellen Seite zum einen mit Experimenten, in denen die inelastischen und anisotropen mechanischen Eigenschaften von Kabeln unter multiaxialen Deformationen, z.B. Biegung kombiniert mit Torsion, grundlegend untersucht werden können. Auf der anderen Seite wird ein neuartiges experimentelles Konzept umgesetzt, welches die Untersuchung eines anwendungsnahen Lastfalls ermöglicht. Dabei kann auf ein Kabel Biegung unter Kontakt und Reibung aufgebracht werden. Im Rahmen dieses Projekts werden Simulationsexperimente mit Hilfe einer anisotropen finiten Solidelementformulierung durchgeführt. Um die durch das hohe Aspektverhältnis gegebene Struktur eines Kabels ideal abbilden zu können, wird dafür eine problemangepasste Diskretisierung mit finiten Elementen hoher Ordnung verwendet. Wir entwickeln ein anisotropes Konstitutivgesetz, welches das anisotrope Deformationsverhalten von Kabeln unter Last abbilden kann. Dieses soll für große Deformationen gültig sein und elastoplastisches Materialverhalten abbilden. Zudem wird eine Kontaktformulierung für finite Elemente hoher Ordnung entwickelt und implementiert, welche verwendet wird, um anwendungsnahe Lastfälle mit Kontakt und Reibung simulieren zu können. Ziel dieses Projekts ist es, Experimente und numerische Formulierungen ideal zu verknüpfen, damit das anisotrope, inelastische Verhalten von Kabeln unter Last anwendungsnah abgebildet werden kann.This project aims at a detailed experimental characterization and simulation of the multiaxial deformation behavior of cables undergoing finite deformations and contact. Cables show anisotropic and inelastic behavior under load as their structure consists of at least two layers of different kinds of materials. Even though their main purpose is to conduct electric current or other media, their mechanical properties gain importance since they determine the durability and lifetime of a cable. Moreover, situations where the cable has contact to or slides over another part occur often during assembly. Therefore, this proposal deals on one hand with basic experiments that allow for the investigation of inelastic and anisotropic behavior of cables under multiaxial deformations, e.g. combining bending and torsion. On the other hand, a new type of experiment will be realized where application-related contact problems, such as bending of a cable with contact and friction, can be investigated. During this project, numerical experiments using an anisotropic finite element formulation will be executed. Therefore, the cables will be discretized with finite elements of higher order which are suitable to represent the long and slender structure of a cable very well. The anisotropic deformation behavior of cables under load will be described with an anisotropic constitutive law valid for finite deformations and elastoplastic behavior. A contact formulation will be developed and implemented to simulate the application-related load cases of cables in contact with a contact partner. The main objective of this project is the ideal combination of experiments and numerical formulations in order to simulate the anisotropic and inelastic behavior of cables under load realistically.