Basic investigations of the deformation and failure behaviour of textile-reinforced composites and hybrid structures under high-dynamical loading

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Durch Einsatz textiler Verbundbauweisen wird ein großer Gestaltungsspielraum bei der beanspruchungsgerechten Bauteilausführung, der Funktionsintegration und insbesondere bei der Energieabsorption eröffnet. Die größten Vorteile lassen sich dabei durch Verwendung neuer textilbasierter Konstruktionsprinzipien realisieren, die aus einer gezielten Nutzung der einstellbaren Verformungs- und Versagenscharakteristik bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten resultieren. Derartige besondere Werkstoffmerkmale sind vor allem im Fahrzeug- und Maschinenbau noch nicht ausgeschöpft, obgleich hier die notwendige Gewichtsreduktion bei gleichzeitiger Steigerung der Forderungen nach Sicherheit zunehmend zur beherrschenden Konstruktionsgröße wird. Ziel des Vorhabens ist daher die grundlegende Untersuchung der Werkstoffphänomene textilverstärkter Verbunde bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten und die Ermittlung der hieraus resultierenden "dehnratenabhängigen" Verformungs- und Versagenscharakteristik. Werkstoffkennwertfunktionen sind unerlässliche Eingabeparameter für die Durchführung von hochdynamischen Strukturberechnungen und werden den entsprechenden Projektpartnem des Schwerpunktprogramms zur Verfügung gestellt. Zur Ermittlung dieser Kennwertfunktionen in Abhängigkeit von der textilen Bindungsart, der Faser-/Matrixkombination und der Verstärkungsrichtung kommt ein neu konzipierter Multiaxial-Hochgeschwindigkeits-Prüfkomplex (MHP) mit einer multifunktionalen Torsionseinheit zum Einsatz, wobei neben textilverstärkten Verbunden und Hybridverbunden auch gefügte Prinzipkomponenten zu untersuchen sind. Die Erforschung der bei Textilverbunden ablaufenden physikalischen Versagensmechanismen erfolgt durch Erweiterung der bereits bei Faser-Kunststoff-Verbunden bewährten bruchmodebezogenen Versagenskriterien für hochdynamische Belastungen.