Process analysis of pseudo-plastic deformation behavior of unidirectional reinforced staple fiber organic sheets

单向增强短纤维有机片材假塑性变形行为过程分析

基本信息

项目摘要

Continuously fiber-reinforced thermoplastics, so-called organic sheets, are mechanically high-performance semi-finished products, which are processed very economically into shell-shaped components in an efficient thermoforming process. However, the limited drapability of the fiber reinforcement results in comparatively limited geometric component complexity. Organic sheets with continuous carbon or glass fiber reinforcement do not exhibit plastic deformation behavior, since loading of the continuous fibers almost certainly leads to material failure due to the low elongation at fracture. Using staple fiber yarns provides one approach to solve this problem, as they make it possible to achieve an additional degree of freedom in deformation when thermoforming organic sheets. The staple fiber yarns are made of individual reinforcing fibers (so-called staple fibers) with an approximate length of 60 to 80 mm, which are overlapping at different positions. This provides a specific architecture that - in combination with a highly viscous thermoplastic matrix - results in a composite material, in which the individual reinforcing fibers can slide off from each other in the molten state of the matrix. This occurs due to the tensile stress applied in the longitudinal direction of the yarn. In technical terms, this means, that staple fiber organic sheets are pseudo-plastically deformable in the molten state. For the first time, this makes deep-drawing forming possible as it is currently known in metal sheet processing. The project focusses on qualifying the use of staple fiber yarns (made from recycled carbon fibers) in producing organic sheets, as well as on evaluating their processing in the thermoforming process. The fiber ondulation, caused by the production process, requires to be minimized in two process stages, thus improving the process behavior and mechanical properties of staple fiber organic sheets. First, an actively stretched staple fiber tape is produced, which is further processed into organic sheets in the tape laying process with further improvements of the single fiber orientation. These staple fiber organic sheets are analyzed in detail with regard to their pseudo-plastic material behavior. For this purpose, basic research is required for a consistent description of the material and process behavior from tape production to pseudo-plastic deformation in the thermoforming process. In order to investigate the basic mechanisms of pseudo-plastic material behavior, the investigations focus specifically on the behavior of unidirectional staple fiber organic sheets. If this research is successful, an extension to multidirectional laminates, as well as tool and specific thermoforming influences, will be explored in follow-up projects.
连续纤维增强热塑性塑料,即所谓的有机片材,是机械性能高的半成品,可以通过高效的热成型工艺非常经济地加工成壳形部件。然而,纤维增强的有限悬垂性导致相对有限的几何部件复杂性。具有连续碳纤维或玻璃纤维增强的有机片材不表现出塑性变形行为,因为连续纤维的加载几乎肯定会由于低的断裂伸长率而导致材料失效。使用短纤维纱线提供了解决该问题的一种方法,因为它们使得在热成形有机片材时可以实现额外的变形自由度。短纤维纱线由具有大约60至80 mm长度的单独的增强纤维(所谓的短纤维)制成,所述增强纤维在不同位置处重叠。这提供了一种特定的结构,该结构与高粘性热塑性基质结合产生复合材料,其中各个增强纤维可以在基质的熔融状态下彼此滑落。这是由于在纱线的纵向方向上施加的拉伸应力而发生的。在技术术语中,这意味着短纤维有机片材在熔融状态下是伪塑性变形的。这是第一次,这使得深冲成形成为可能,因为它是目前已知的金属板材加工。该项目的重点是鉴定短纤维纱线(由回收碳纤维制成)在生产有机板材中的使用,以及评估其在热成型过程中的加工。生产过程中产生的纤维波动,需要在两个工艺阶段中最小化,从而改善短纤维有机片材的工艺行为和机械性能。首先,生产主动拉伸的短纤维带,其在带铺设过程中进一步加工成有机片材,进一步改善单纤维取向。这些短纤维有机片材进行了详细的分析,就其伪塑性材料的行为。为此,需要进行基础研究,以一致地描述从胶带生产到热成型过程中的伪塑性变形的材料和工艺行为。为了研究假塑性材料行为的基本机制,研究重点是单向短纤维有机片材的行为。如果这项研究是成功的,延伸到多向层压板,以及工具和特定的热成型的影响,将在后续项目中探索。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr.-Ing. Peter Mitschang其他文献

Professor Dr.-Ing. Peter Mitschang的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr.-Ing. Peter Mitschang', 18)}}的其他基金

Measurement and modeling of the unsaturated out-of-plane permeability and high-pressure impregnation of reinforcing structures
加固结构的非饱和面外渗透率和高压浸渍的测量和建模
  • 批准号:
    299108850
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Process optimization of induction welding of continuous carbon fiber reinforced thermoplastics with the aid of process simulation
工艺模拟辅助连续碳纤维增强热塑性塑料感应焊接工艺优化
  • 批准号:
    272768988
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Einfluss der Preformtechnik auf die 3-D-Permeabilität bei Flüssigimprägnierverfahren
预成型技术对液体浸渍过程中 3D 渗透性的影响
  • 批准号:
    30143372
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Grundlagen zur Drapierbeeinflussung beim Thermoformen durch konfektionierte Textilstrukturen
使用现成的纺织结构在热成型过程中影响悬垂性的基础知识
  • 批准号:
    19247532
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Discontinuous induction welding of metal/fiber reinforced polymer composites
金属/纤维增强聚合物复合材料的间断感应焊接
  • 批准号:
    5418799
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Units
Grundlagen zur Drapierbeeinflussung bei Thermoformen durch konfektionierte Textilstrukturen
使用现成的纺织结构影响热成型中悬垂性的基础知识
  • 批准号:
    5431396
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Prozess-basierte Modellierung der Fertigungszeit und -kosten für das Thermoplast-Tapelegeverfahren
对热塑性胶带铺设过程的制造时间和成本进行基于过程的建模
  • 批准号:
    5402902
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Analysis of the parameters influencing the surface quality of continuous fibre reinforced thermoplastic sheets
影响连续纤维增强热塑性板材表面质量的参数分析
  • 批准号:
    5337602
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Prozessbasierte Simulation von LCM-Verfahren und ganzheitliche ökonomische Bilanzierung von FKV-Leichtbaustrukturen
基于流程的 LCM 流程模拟和 FRP 轻质结构的整体经济核算
  • 批准号:
    5226378
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Units
Wickeln von belastungsoptimierten faserverstärkten Thermoplastbauteilen durch gezieltes Einbringen von Eigenspannungen
通过专门引入内应力来缠绕负载优化的纤维增强热塑性部件
  • 批准号:
    5180362
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

Scalable Learning and Optimization: High-dimensional Models and Online Decision-Making Strategies for Big Data Analysis
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    万元
  • 项目类别:
    合作创新研究团队
Intelligent Patent Analysis for Optimized Technology Stack Selection:Blockchain BusinessRegistry Case Demonstration
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    万元
  • 项目类别:
    外国学者研究基金项目
利用全基因组关联分析和QTL-seq发掘花生白绢病抗性分子标记
  • 批准号:
    31971981
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于SERS纳米标签和光子晶体的单细胞Western Blot定量分析技术研究
  • 批准号:
    31900571
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
利用多个实验群体解析猪保幼带形成及其自然消褪的遗传机制
  • 批准号:
    31972542
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    57.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于Meta-analysis的新疆棉花灌水增产模型研究
  • 批准号:
    41601604
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于个体分析的投影式非线性非负张量分解在高维非结构化数据模式分析中的研究
  • 批准号:
    61502059
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
多目标诉求下我国交通节能减排市场导向的政策组合选择研究
  • 批准号:
    71473155
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
大规模微阵列数据组的meta-analysis方法研究
  • 批准号:
    31100958
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于物质流分析的中国石油资源流动过程及碳效应研究
  • 批准号:
    41101116
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Pseudo-hypoxic contributions to the tumor microenvironment in kidney cancer
假性缺氧对肾癌肿瘤微环境的贡献
  • 批准号:
    10386509
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
CNS Core: Small: Schedulability Analysis of Safety-Critical Real-Time Systems: Beyond Pseudo-polynomial Time Algorithms
CNS 核心:小型:安全关键实时系统的可调度性分析:超越伪多项式时间算法
  • 批准号:
    2141256
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Digital Image Correlation Analysis for Pseudo-superplastisity of Mg alloys
镁合金拟超塑性的数字图像相关分析
  • 批准号:
    22K04771
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Pseudo-hypoxic contributions to the tumor microenvironment in kidney cancer
假性缺氧对肾癌肿瘤微环境的贡献
  • 批准号:
    10546439
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Cyanobacterial pseudo-natural products for anticancer drug discovery
用于抗癌药物发现的蓝藻伪天然产物
  • 批准号:
    10663360
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Cyanobacterial pseudo-natural products for anticancer drug discovery
用于抗癌药物发现的蓝藻伪天然产物
  • 批准号:
    10332782
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Biochemical and cellular mechanisms linking actin mutations to visceral myopathy
将肌动蛋白突变与内脏肌病联系起来的生化和细胞机制
  • 批准号:
    10363282
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Cyanobacterial pseudo-natural products for anticancer drug discovery
用于抗癌药物发现的蓝藻伪天然产物
  • 批准号:
    10487571
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Biochemical and cellular mechanisms linking actin mutations to visceral myopathy
将肌动蛋白突变与内脏肌病联系起来的生化和细胞机制
  • 批准号:
    10491143
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Characterizing neurogenic progenitors in the adult intestine
成人肠道神经源性祖细胞的特征
  • 批准号:
    9895033
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了