Versagensverhalten und Energieabsorptionssimulation von Faser-Kunststoff-Verbunden und Aluminium-FKV-Hybridwerkstoffen

Energieabsorptionselemente aus Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) und Aluminium-FKV-Hybriden zeichnen sich durch ein komplexes Versagensverhalten mit hohen massespezifischen Energieabsorptionsraten aus. Im automobilen Leichtbau wird diese Eigenschaft gezielt genutzt, um die Fahrzeuggewichte, und somit die Emissionsbelastung der Umwelt, zu reduzieren. Dem Einsatz in der Großserie stehen jedoch aktuell auf der einen Seite noch hohe Material- und Fertigungskosten und auf der anderen Seite ein großer Forschungsbedarf bei der Versagensanalyse und Energieabsorptionssimulation gegenüber. Im Rahmen der Dissertation von Corin Reuter wurden die Handlungsfelder Charakterisierung der Werkstoffeigenschaften, Identifikation von Energieabsorptionsmechanismen und -vermögen sowie die Simulation mit Finite-Elemente-Methoden identifiziert. Zunächst wurde eine umfassende experimentelle Untersuchung des Versagensverhaltens auf Proben- und Komponentenebene durchgeführt. Das Energieabsorptionsverhalten wurde eingehend beschrieben und analysiert. Für die Abbildung der Versuchsreihen ist eine geeignete Modellierungsstrategie zur Simulation axial belasteter Strukturen erarbeitet worden. Aus der entwickelten Kalibrierungsstrategie wurde eine systematische Simulationsmethodik abgeleitet. Die Erkenntnisse der vorliegenden Arbeit wurden abschließend mit zufriedenstellendem Ergebnis auf unterschiedliche Strukturen und Werkstoffe übertragen.