Hygro-thermische Einflüsse auf das Bruch- und Ermüdungsverhalten von geklebten Reparaturverbindungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Joachim Hausmann
• Fachliche Zuordnung: Polymere und biogene Werkstoffe und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 529660074

Verbundwerkstoffe finden aufgrund ihrer guten mechanischen Eigenschaften (hohe Steifigkeit und Festigkeit) in Verbindung mit geringem Gewicht zunehmende Verbreitung in Strukturanwendungen im Transportwesen. Dies ermöglicht Energieeinsparung und Leistungssteigerungen. Allerdings sind Verbundwerkstoffe anfällig für Delaminationen, vor allem bei Biegelasten. Daher können lokale Schädigungen die gesamte Struktur beeinträchtigen, was wiederum einen frühzeitigen Austausch großer Bauteile erfordert. Dies führt zu hohen ökologischen und ökonomischen Kosten aufgrund großer Abfallmengen. Daher ist die Reparatur geschädigter Bauteile eine naheliegende Alternative. Kleben ist dabei eine der am besten geeigneten Techniken für die Verbindung und Reparatur von Bauteilen. Gleichmäßige Spannungsverteilung im geklebten Bereich, wenig Zusatzgewicht und gute Korrosionsbeständigkeit führen zu einer hohen Effektivität geklebter Verbindungen. Vor einem Einsatz ist es jedoch erforderlich das Verhalten vor allem unter Ermüdungslasten vollständig zu verstehen, da diese im Transportbereich dominieren. Zusätzlich treten raue Umweltbelastungen auf, die es erfordern den Einfluss hygrothermaler Bedingungen (Feuchte und Temperatur) auf das mechanische Verhalten zu ermitteln. Daher ist es wichtig numerische Werkzeuge zur Verfügung zu haben, die die Wechselwirkung aus Umwelteinflüssen und mechanischen Lasten vorhersagen können. An derartigen Modellen mangelt es zurzeit allerdings noch und die Mehrzahl basiert auf semi-empirischen Methoden die einen hohen Versuchsaufwand zur Kalibrierung erfordern. Das vorliegende Vorhaben zielt darauf ab, ein progressives Schädigungsmodell zu entwickeln, das den Einfluss von Bruch, Ermüdung und Umweltbedingungen berücksichtigt. Dieses Modell basiert auf geeigneten Alterungsfaktoren, die aus passenden Beziehungen zu Diffusionsgesetzen und experimentell ermittelten Paris-Kurven abgeleitet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Portugal
• Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. Marcelo Francisco de Sousa Ferreira de Moura