Mechanisches Verhalten einer faserverstärkten Flachprobe mit Gummimatrix

Verschiedene Softwarepakete bieten die Möglichkeit, bereits in einem frühen Stadium der Entwicklung die Eigenschaften eines Bauteils mittels Simulation vorauszusagen. Das verwendete Materialmodell ist hierbei von Bedeutung, um die physikalischen Materialeigenschaften beschreiben zu können.
Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit ist die Verifikation der Geometrie einer Materialprobe aus einem Faserverbundwerkstoff eingebettet in eine Gummimatrix.
Zu Beginn wird das Einsatzgebiet des untersuchten Werkstoffs im Luftfederbalg der Sekundärfederstufe von Schienenfahrzeugen aufgezeigt. Im Forschungsprojekt Luftfederbalg sind schon mehrere Themengebiete untersucht worden. Die relevanten Erkenntnisse dieser vorgehenden Arbeiten werden zusammengefasst dargelegt und die daraus resultierende Relevanz dieser Arbeit geklärt.
Aus den bisherigen Erkenntnissen geht hervor, dass die Untersuchung einer Materialprobe notwendig ist, um die mechanischen Eigenschaften des Faserverbundes zu ermitteln. Diese dienen dazu, das Materialverhalten in der Simulation besser beschreiben zu können.
Die Geometrie der Probe ist basierend auf vorausgehenden Untersuchungen mehrerer Varianten von Karacsonyi als Flachprobe definiert worden. Aufbauend auf die Finite Elemente (FE) Modellbildung für den Luftfederbalg wurden Modellierungsvarianten für die entwickelte Flachprobe untersucht und verglichen. Um dieses Modell mit der realen Messung an einer Universalprüfmaschine vergleichen zu können, wurde eine 2D Bildkorrelation vorgenommen. Die Ergebnisse des Vorversuchs, einer reinen Zugprüfung in der Universalprüfmaschine, wurden mit den Materialmodellen und den Ergebnissen der FE-Simulationen abgeglichen. Nachfolgend wird ein Entwurf eines Prüfstandaufbaus für die Untersuchung des Schubverhaltens der Flachprobe unter Vorspannung in Zugrichtung vorgestellt.
Abschließend werden die wichtigsten Ergebnisse kompakt dargelegt und der Nutzen dieser aufgezeigt. Des Weiteren soll eine Empfehlung für die weitere Vorgehensweise im Ausblick abgegeben werden.