Die in modernen Faserverbund-Laminaten sehr häufig eingesetzten unidirektional faserverstärkten Einzelschichten sind spezielle Vertreter von UD-Werkstoffen, die typischerweise aus einer isotropen Matrix und einer unidirektionalen (Faser-)​Verstärkung bestehen. Aufgrund des mikrostrukturell inhomogenen Aufbaus dieser UD-Werkstoffe und der gegebenen Anisotropie sowohl hinsichtlich der elastischen Eigenschaften als auch hinsichtlich der Festigkeitseigenschaften erweist sich die Festigkeitsanalyse eines Laminats mit faserverstärkten Schichten im Allgemeinen als deutlich aufwendiger als bei homogenen isotropen Materialien. Das liegt unter anderem daran, dass es verschiedene Versagensarten gibt, wie etwa Faserbruch, Matrixbruch, Faser-Matrix-Ablösung und Ablösung der Schichten voneinander (Delamination). Als Konsequenz davon sind es innerhalb eines Laminats nicht unbedingt die Spannungskomponenten mit den höchsten Beträgen, die besonders versagenskritisch sind, es können auch vergleichsweise kleine Spannungskomponenten sein, wenn diese einer relativ kleinen anisotropen (Teil-)​Festigkeit gegenüberstehen. Dieses Kapitel bietet eine Übersicht über gängige Versagenskriterien für Faserverbund-Laminate.

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Festigkeitshypothesen für unidirektional verstärkte Einzelschichten

  • Christian Mittelstedt

摘要

Die in modernen Faserverbund-Laminaten sehr häufig eingesetzten unidirektional faserverstärkten Einzelschichten sind spezielle Vertreter von UD-Werkstoffen, die typischerweise aus einer isotropen Matrix und einer unidirektionalen (Faser-)​Verstärkung bestehen. Aufgrund des mikrostrukturell inhomogenen Aufbaus dieser UD-Werkstoffe und der gegebenen Anisotropie sowohl hinsichtlich der elastischen Eigenschaften als auch hinsichtlich der Festigkeitseigenschaften erweist sich die Festigkeitsanalyse eines Laminats mit faserverstärkten Schichten im Allgemeinen als deutlich aufwendiger als bei homogenen isotropen Materialien. Das liegt unter anderem daran, dass es verschiedene Versagensarten gibt, wie etwa Faserbruch, Matrixbruch, Faser-Matrix-Ablösung und Ablösung der Schichten voneinander (Delamination). Als Konsequenz davon sind es innerhalb eines Laminats nicht unbedingt die Spannungskomponenten mit den höchsten Beträgen, die besonders versagenskritisch sind, es können auch vergleichsweise kleine Spannungskomponenten sein, wenn diese einer relativ kleinen anisotropen (Teil-)​Festigkeit gegenüberstehen. Dieses Kapitel bietet eine Übersicht über gängige Versagenskriterien für Faserverbund-Laminate.