Der Laminatrandeffekt und seine Analyse, insbesondere mit der Rand-Finite-Elemente-Methode

Laminatverbundwerkstoffe werden in vielen Bereichen des Maschinenbaus erfolgreich eingesetzt. Hierbei leistet die klassische Laminattheorie in der Regel hinreichend gute Aussagen für deren Auslegung. In der Nähe freier Ränder kann es jedoch aufgrund der herrschenden, von der klasssichen Laminattheorie unberücksichtigten dreidimensionalen Spannungsfelder zu einem Versagen durch Randdelamination kommen. In der vorliegenden Arbeit wird neben anderen Analyseverfahren die Rand-Finite-Elemente-Methode als numerisch effizientes Randdiskretisierungsverfahren zur Analyse dieses Laminatrandeffekts vorgestellt. Verfahren der algorithmischen Strukturoptimierung werden eingesetzt, um Hinweise auf weniger delaminationsträchtige Designs zu geben. Die Leistungsfähigkeit der Rand-Finite-Elemente-Methode zur Bestimmung der Singularitätsordnung wird an Hand des Beispiels einer gedruckten elektronischen Schaltung demonstriert.