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BayWISS-Kolleg Ressourceneffizienz und Werkstoffe www.baywiss.de

Projekte im Verbundkolleg Ressourceneffizienz und Werkstoffe

© Nathan Anderson / unsplash.com

Strukturmechanik und Betriebsfestigkeit patch-basierter Faserverbundlaminate

Die Fiber-Patch-Placement-Technologie (FPP) zeichnet sich durch bedeutende Vorteile gegenüber bekannten Herstellungsverfahren für Faserverbundlaminate aus, wie zum Beispiel: Fertigung komplexer Geometrien mit definierter Faserarchitektur, anpassbare Faserablage in Lastrichtung, kaum Materialverschnitt, hoher Automatisierungsgrad.

Zur validen Auslegung komplexer Strukturbauteile nach Leichtbauanforderungen bedarf es der fundierten Kenntnis über das grundlegende Materialverhalten dieses Faserverbundwerkstoffs. Aussagekräftige Materialdaten sind essenziell für die Zertifizierung von Werkstoffen in vielen Industriebereichen, vor allem aber in der Luft- und Raumfahrt.

Hier setzt diese Forschungsarbeit an, indem sie sich mit der Betriebsfestigkeit gepatchter Faserverbundlaminate befasst. Eine zuverlässige Strukturauslegung erfordert neben statischen auch dynamische Festigkeitsnachweise, wie beispielsweise Schwingfestigkeitsuntersuchungen. Anhand solcher Prüfmethoden können die Tragfähigkeit und das Schädigungsverhalten des Bauteils über die Lebensdauer (Anzahl von Lastspielen bis zum Versagen des Bauteils) ermittelt werden. Zunächst werden Untersuchsuchungen zur Betriebsfestigkeit von gepatchten Faserverbundmaterialien auf analytisch-theoretischer Ebene durchgeführt. Schwerpunkte hierbei sind: Modellbildung zu Schädigungsverhaltem und Bruchmechanik, Vergleich von Überlappungsmustern, Entwicklung von Versagenskriterien.
 
Die Ergebnisse dieser theoretischen Betrachtungen sind entsprechend mittels Simulation und Experiment zu verifizieren und validieren. Mit den ersten Arbeiten auf diesem Forschungsgebiet wird das Ziel verfolgt, ein grundlegendes Verständnis zu den dynamisch-mechanischen Materialeigenschaften und Versagensmechanismen von FPP-Strukturen zu entwickeln. Darauf aufbauend lassen sich weitere Eiflussgrößen auf die Betriebsfestigkeit untersuchen: kombinierte Belastungen, Umwelteinflüsse, Materialkombinationen, geometrische Einflüsse.

MITGLIED IM KOLLEG

seit

Betreuer Hochschule für angewandte Wissenschaften Augsburg:
Andreas Baumer

Andreas Baumer

Hochschule für angewandte Wissenschaften Augsburg

Master of Science

 

  • Bachelor-Studium „Maschinenbau“ an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg

         Titel „Werkstoffprüfung und Klassifikation unidirektionaler Prepregs aus
         faserverstärktem Kunststoff“

  • Master-Studium „Applied Research in Engineering Sciences” an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg

         Titel „Numerische Berechnung von lokal verstärkten Mehrschichtverbunden zur
         Applikation an Bolzenverbindungen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff“

  • Promotionsprojekt zum Thema Strukturmechanik und Betriebsfestigkeit patch-basierter Faserverbundlaminate an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Augsburg in Kooperation mit der Universität Augsburg

 

Hochschule für angewandte Wissenschaften Augsburg

An der Hochschule 1, 86161 Augsubrg

andreas.baumer@hs-augsburg.de

Koordination

Treten Sie mit uns in Kontakt. Wir freuen uns auf Ihre Fragen und Anregungen.

Christian Gadelmeier

Christian Gadelmeier

Koordinator BayWISS-Verbundkolleg Ressourceneffizienz und Werkstoffe

Universität Bayreuth
Lehrstuhl Metallische Werkstoffe

Prof.-Rüdiger-Bormann-Str. 1

95447 Bayreuth

Telefon: +49 92155 6612
ressourceneffizienz-werkstoffe.vk@baywiss.de