Extension of the Classical Laminate Theory for Fatigue Life Prediction
Final Report Abstract
Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) bieten für strukturrelevante Bauteile mit hohen Leichtbauanforderungen eine geeignete Alternative zu anderen Werkstoffen. Die Auslegung auf statische Belastungen eines beliebigen Laminats aus Faser-Kunststoff-Verbunden erfolgt in der Regel anhand des analytischen und kontinuumsmechanischen Ansatzes nach der Klassischen Laminattheorie (CLT) mit einer Versagensanalyse anhand der Puckschen Bruchkriterien. Für schwingende Belastungen ist bisher kein analytisch geschlossener Berechnungsweg geläufig. Es erfolgte eine Erweiterung der CLT zur Abschätzung der Lebensdauer eines beliebigen Laminats. Hierzu wurde zunächst eine Literaturstudie zu bekannten Modellen in der Lebensdauerabschätzung und zu der Datenlage aus experimentellen Untersuchungen vorgenommen und eine Auswahl im Rahmen der Bedingungen der CLT getroffen. Aufgrund der nicht vereinheitlichbaren Datenlage aus der Literatur wurden eigene experimentelle Untersuchungen zum Verhalten der zyklischen Grundelastizitätsgrößen und der Lebensdauer von unidirektionalen (UD) Off-Axis-Proben sowie zum Bruchverhalten nach den Puckschen Bruchkriterien durchgeführt. Es erfolgte eine Umsetzung in einem eigenständigen Berechnungstool, das eine einfache Abschätzung von beliebigen Laminaten unter einstufigen Belastungen erlaubt. Es werden Empfehlungen zur Herstellung von geeigneten Proben und zum Aufbau von Versuchen gegeben für die Erprüfung von eigenen Materialdaten, die anschließend im Berechnungstool verwendet werden können.
