Glasfaserverstärkte Kunststoffprofile unter hoher thermischer und mechanischer Beanspruchung

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Glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) zeigen eine Reihe von bevorzugten Eigenschaften mit weitreichenden Anwendungsmöglichkeiten im konstruktiven Ingenieurbau, z.B. für Offshorekonstruktionen, Brückenfahrbahnen, Gebäudefassaden und Anlagen der chemischen Industrie. Mit steigender Verwendung von GFK treten die mit dem Brandverhalten verbundenen Probleme immer mehr in den Vordergrund. Ziel des Antrages ist es, Kenntnisse über das thermo-mechanische Verhalten von Bauteilen aus GFK zu gewinnen. Untersucht werden unidirektional glasfaserverstärkte Kunststoffprofile. Es werden erste Grundlagen für die Ermittlung der Feuerwiderstandsdauer von Konstruktionen aus GFK geschaffen. Es werden grundlegende Materialkennwerte bei gleichzeitiger thermischer und mechanischer Beanspruchung ermittelt. Bestandteil der Untersuchung ist nicht nur der Verbundkunststoff, sondern auch die Einzelkomponenten Harz und Glasfasern. Die Probekörper bestehen aus drei hoch temperaturbeständigen Harzen Phenol, Polyamid, und Silikon, und enthalten keine flammhemmende Füllstoffe und Additive, da erstmals Grundlagen ermittelt werden. Die gewonnenen Materialkennwerte dienen als Eingangsparameter einer Finite Elemente (FE) Simulation von einfachen Biegebalken unter thermischer und mechanischer Beanspruchung. Die Simulationen werden durch Brandversuche in einem Horizontalofen verifiziert. Die Brandversuche werden in Zusammenarbeit mit der Eidgenössischen Materialprüfanstalt (EMPA) an der ETH-Zürich durchgeführt, die Thermoanalysen erfolgen an der FH Ansbach.