2023-06-252023-06-25https://tore.tuhh.de/handle/11420/16304Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) sind als Konstruktionswerkstoff für Strukturbauteile in vielen Bereichen etabliert. Besonders kritisch sind jedoch fertigungsbedingte Faserfehlorientierungen sowohl in der Ebene, als auch in Dickenrichtung, da die Fasern durch die Auslenkung nicht mehr in Lastrichtung liegen, was Steifigkeit und Festigkeit des Laminats deutlich herabsenkt.Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung des Einflusses von strukturellen Diskontinuitäten in Form von Faserverschiebungen in der Ebene und Faserfehlstellungen in Dickenrichtung auf die mechanischen Eigenschaften von FKV. Dabei wird insbesondere der Einfluss der Umgebungstemperatur auf das Verhalten von sogenannten dicken Laminaten unter einachsigem Druck und multiaxialer Belastung betrachtet. Bei der Untersuchung einer Größenabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften von FKV ist es oft nicht klar, ob es sich um einen tatsächlichen Größeneffekt des Materials handelt, oder ob andere Einflussfaktoren, wie eine Reduktion der Fertigungsqualität mit zunehmender Dicke, eine Rolle spielen. Hier können gezielt eingebrachte Fehlstellen bei gesicherter, gleichbleibender Fertigungsqualität weitere Erkenntnisse über den Einfluss von Fertigungsabweichungen bei der Skalierung von FKV-Laminaten liefern.Das Druckverhalten von FKV wird maßgeblich durch die Matrixeigenschaften beeinflusst, welche temperaturabhängig sind. Basis der Untersuchungen ist daher die Charakterisierung der Matrix hinsichtlich der thermischen und mechanischen Eigenschaften, sowie des Temperatur-Viskositätsverhaltens. Das Temperatur-Viskositätsverhalten ist für die Entwicklung des HD-RTM-Prozesses entscheidend.Die Übertragbarkeit von mechanischen Kennwerten und Materialeigenschaften, die in Experimenten mit dünnen Probekörpern ermittelt wurden, auf dickwandige Strukturen ist nicht geklärt und soll im Rahmen des Projektes untersucht werden.Schlussendlich sollen die gewonnen Erkenntnisse für die multiaxiale Prüfung von Prüfstrukturen genutzt werden. Damit können der Einfluss von Faserfehlstellungen und -verschiebungen bei verschiedenen Temperaturen auf bauteilähnliche Strukturen untersucht und Zusammenhänge für kritische Defekte abgeleitet werden.Fibre reinforced polymers (FRP) are established as a design material for structural parts in various applications. However, manufacturing induced composite imperfections, in-plane as well as out-of-plane, is critical, because the fibres are no longer orientated in loading direction due to the misalignment, which reduces strength and stiffness of the laminate significantly. The aim of this research project is the investigation of the influence of structural discontinuities in the shape of local fibre misalignment (in-plane) and on laminate level layer waviness (out-of-plane) on the mechanical properties of FRP. A special focus is set on the influence of the ambient temperature on the behaviour of so called thick laminates under uniaxial compression and multiaxial loading conditions.When investigating a size effect of the mechanical properties of FRP, it is often not clear whether it is an actual size effect of the material or whether other influencing factors, such as a reduction in manufacturing quality with increasing thickness, play a role. In this case, defects that have been artificially introduced can provide further insights into the influence of production deviations in the scaling of FRP laminates, while ensuring a consistent production quality.The compressive behaviour of FRP is significantly influenced by the matrix properties, which are temperature-dependent. The basis of the investigations is therefore the characterization of the matrix with regard to the thermal and mechanical properties as well as the temperature-viscosity behaviour. The temperature-viscosity behaviour is decisive for the development of the HD-RTM process.The applicability of mechanical parameters and material properties determined in experiments with thin specimens to thick-walled structures has not been clarified and will be investigated within the framework of the project.Finally, the findings will be used for the multiaxial testing of test structures. Thus, the influence of fibre misalignments and displacements at different temperatures on component-like structures can be investigated and correlations for critical defects can be derived.