Zweiskalensimulation von Schädigungsprozessen in Faserverbundstrukturen auf Basis mikromechanischer Konstitutivmodelle für die FE-Analyse

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Die Spannungs- und Verformungsberechnung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen mittels mikromechanischer Werkstoffmodelle ist Gegenstand dieses Antrags aus dem Gebiet der Modellierung und numerischen Simulation von ¿Mehrskalenphänomenen¿ in den Ingenieurwissenschaften.Die verallgemeinerte Methode der Zellen, ein analytisches Homogenisierungsverfahren für heterogene Werkstoffe, liefert auf der Basis der mikromechanischen Modellbildung die Materialgleichungen für die Methode der finiten Elemente zur makroskopischen Strukturanalyse von Faserverbundkonstruktionen. Die Modellierung des Materialverhaltens geschieht am repräsentativen Volumenelement für eine regelmäßige Faseranordnung mit Hilfe der Zellenmethode, die sowohl die Beschreibung des inelastischen Materialverhaltens der einzelnen Konstituenten als auch die Erfassung des nachgiebigen Grenzschichtverhaltens im Faser-Matrix-Verbund erlaubt. Ausgehend von der Grenzschicht breitet sich das Fehlstellenwachstum in die spröde Matrix von Glasfaser bewährten Harzen aus, wo der Schädigungsfortschritt mit der Kontinuumsschädigungsmechanik abgebildet werden soll. Vorteil der Strukturanalyse mit mikromechanischen Konstitutivtheorien ist die wirklichkeitsnahe Beschreibung des Verhaltens der Werkstoffphasen mit dem Modell für das Kompaktmaterial und dessen Parametern sowie die Erfassung der Interaktion zwischen den Konstituenten, wie sie durch Verbundmodelle für das Grenzschichtverhalten zum Ausdruck kommt.