[Back]

D. Salaberger, S Oberpeilsteiner, J. Kastner, T. Koch, M Palmstingl:
"Modellierung von Schädigungsmechanismen von kurzfaserverstärkten Polymeren mit Hilfe von Computertomografie";
Talk: Tagung Werkstoffprüfung 2013, Neu-Ulm; 2013-11-28 - 2013-11-29; in: "Fortschritte in der Werkstoffprüfung für Forschung und Praxis", Verlag Stahleisen GmbH, (2013), ISBN: 978-3-514-00806-9; 6 pages.

This work deals with the characterization and modeling of fibers in short fiber reinforced polymers by means of X-ray computed tomography (XCT). Taking into account the actual fiber network within a component it is possible to achieve exact results for stress analyses. Within the XCT device a tensile testing stage was mounted which was used to test the specimens up to different loads. Between
the increases of load, XCT scans were performed to determine the actual damage of the fibers. From the fiber data, determined by XCT analyses, representative volume elements (RVE) were created. The main
damage mechanisms that were identified are fiber breakage, fiber pullout and lateral detachment. The actual degree of damage was integrated into the RVE via fiber data from XCT analyses. The calculation of stresses of single fibers show high values for long fibers in tensile direction. The matrix around the fibers
shows very inhomogeneous stress distribution with higher values at the end of the fibres.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Charakterisierung und Modellierung von Fasern in kurzfaserverstärkten Polymeren mittels Röntgen-Computertomografie (XCT). Die Berücksichtigung des
im Bauteil vorliegenden Fasernetzwerks ist wichtig, um exakte Festigkeitsberechnungen durchführen zu können. Innerhalb des XCT Geräts wurde eine Zugversuchseinrichtung platziert, mit der die Proben bei unterschiedlichen Lastniveaus geprüft wurden. Zwischen den Lasterhöhungen wurden XCT Scans durchgeführt, um die aktuelle Schädigung der Fasern zu bestimmen. Aus den XCT Daten der Fasern
wurden repräsentative Volumenelemente (RVE) erstellt, in denen jede Faser als Zylinder modelliert wurde. Schädigungsmechanismen wie Faserbruch, Faserauszug und Querablösung wurden als Hauptmechanismen identifiziert und über die Einbindung der Faserdaten in die RVEs berücksichtigt. Berechnungen der Spannungen einzelner Fasern zeigen hohe Werte bei langen Fasern in Zugrichtung. Die Matrix rund um die Fasern zeigt sehr inhomogene Spannungsverläufe mit Spannungsüberhöhungen an den Faserenden.

Computed tomography, fiber reinforced polymers, fiber orientation, simulation