Umformsimulation für vernähte Fasergelege (NCF) basierend auf Ansätzen generalisierter Kontinua

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Luise Kärger
• Fachliche Zuordnung: Leichtbau, Textiltechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431354059

Kontinuierlich faserverstärkte Verbundwerkstoffe werden eingesetzt, um ein geringes Gewicht bei maximaler Leistung zu erzielen. Im Vergleich zu anderen Faserverstärkungen bieten vernähte uniaxiale oder biaxiale Gelege (Non Crimp Fabrics - NCF) eine besonders attraktive Lösung, die zunehmend für hochbelastete Strukturen eingesetzt wird. Die Verstärkungsfasern sind gerade ausgerichtet und durch eine variabel anpassbare Vernähung miteinander verbunden. Dennoch ist die Formgebung dieser NCFs schwierig. Die Verformungsmechanismen sind sehr spezifisch und es gibt kaum zuverlässige Ansätze zur Simulation des Umformprozesses. Die klassischen mechanischen Modelle nach Cauchy, die im Allgemeinen für die Umformsimulation verwendet werden, sind nicht in der Lage, die extrem hohe Steifigkeit der Fasern, das Abgleiten zwischen Fasern und Nähfaden und die geringe Biegesteifigkeit der Fasern gleichzeitig abzubilden. Ziel dieses Projektes ist es, Simulationsansätze zu entwickeln, die diese unterschiedlichen Aspekte unter Verwendung generalisierter Kontinuumsmodelle auf effiziente Weise berücksichtigen. Um die Entstehung lokaler Klaffungen zwischen den Verstärkungsfasern genauer zu analysieren, werden zudem mesoskopische Modelle aufgebaut. Mechanische Tests auf Faserbündel- und auf Verbundebene werden durchgeführt, um die Modellparameter für die implementierten Simulationsmodelle und insbesondere für die generalisierten Kontinuumsmodelle zu identifizieren. Experimentelle Umformversuche an komplex gekrümmten Geometrien werden zur Validierung der Umformsimulationen durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Philippe Boisse