Materialkennwerte

Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung des analytischen Modells für temperaturabhängige Materialeigenschaften für kurzglasfaserverstärkte Thermoplaste unter quasistatischer Belastung.

Wegen des kostengünstigen Verfahrens und der besseren Herstellbarkeit komplexer Strukturen ist Spritzgießen im modernen Leichtbau weit verbreitet. Diese Strukturen werden in der Regel unterschiedlichen Umgebungs- und Belastungsbedingungen wie z.B. erhöhten Temperaturen und Feuchtigkeit ausgesetzt. Daher sind für die Auslegung solcher Strukturen Materialeigenschaften unter Berücksichtigung von Temperatur- und Feuchtigkeitseinfluss erforderlich. Das Projekt zielt darauf ab, ein nichtlineares analytisches Materialmodell zu entwickeln, das das mechanische Verhalten von kurzglasfaserverstärktem Thermoplast in verschiedenen Temperaturbereichen beschreibt.

Das mechanische Verhalten des thermoplastischen Werkstoffs erfährt vor allem beim Überschreiten der Glasübergangstemperatur eine Änderung. Gleichzeitig müssen auch die lokale Faserverteilung und Faserlänge berücksichtigt werden, um eine Methodik zu entwickeln, die einen realistischen Nachweis der Festigkeit und Lebensdauer des Bauteils bieten kann. Dies kann durch Mikromodellierung des realen Probekörpers mit Hilfe der 3D-Röntgenmikroskopie und -Computertomographie erfolgen. Dieses mikromechanische Modell kann im FE-Programm weiter kalibriert werden. Mit Hilfe eines analytischen Modells kann das FE-Programm das Spannungs-DehnungsVerhalten unter Berücksichtigen von 5 Variablen berechnen: Faserorientierung, Faserlänge, Fasergehalt, Temperatur und Feuchtigkeit. Dieses Materialmodell wird die Schaffung einer breiteren Datenbasis für die Werkstoffauswahl und Strukturanalyse für polymere Bauteile erleichtern.