Mikromechanisch basierte FEM-Rechnung von spröden Faserverbundstrukturen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Anton Matzenmiller
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2006
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5415179

Die Spannungs- und Verformungsberechnung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen mittels mikromechanischer Werkstoffmodelle ist Gegenstand dieses Antrags aus dem zukunftsträchtigen Forschungsneuland der Modellierung und numerischen Simulation von "Mehrskalenphänomenen" in den Ingenieurwissenschaften. Die verallgemeinerte Methode der Zellen, ein analytisches Homogenisierungsverfahren für heterogene Werkstoffe, soll auf der Basis der mikromechanischen Modellbildung am repräsentativen Volumenelement die Materialgleichungen für die Methode der finiten Elemente zur maskrokopischen Strukturanalyse von dünnwandigen, geschichteten Faserverbundkonstruktionen liefern. Sie erlaubt sowohl die Beschreibung des inelastischen Materialverhaltens der einzelnen Konstituenten als auch die Berücksichtigung des flexiblen Grenzschicht- und Grenzflächenschädigungsverhaltens im Faser-Matrix-Verbund, dessen Nachgiebigkeit und Entfestigung anhand der Grenzflächenschädigungsmechanik formuliert werden soll. Vorteil der Strukturanalyse mit mikomechanischen Konstitutitheorien ist die wirklichkeitsnahe Darstellung des mechanischen Verhaltens der Werkstoffphasen mit dem Modell für das Kompaktmaterial sowie die Erfassung der Interaktion zwischen den Konstituenten durch das Verbundmodell. Die mikromechanischen Materialgleichungen für das homogenisierte Kontinuum sollen in geschichtete Schalen- oder Volumenschalenlemente einbezogen werden, um damit flächenhafte Bauteile hinsichtlich ihres Verhaltens im prä- und postkritischen Versagensbereich zu berechnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen