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Tuesday, September 12, 2023, Brüssel 2:30 PM Aktuelles aus Forschung und Technik |
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Lebensdaueranalyse für Klebverbindungen in großen FKV-Strukturen mit variierenden Klebschichtdicken - Levadi |
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Christopher Wald* / Fraunhofer IGP, Deutschland Linda Fröck / Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, Deutschland Wilko Flügge/ Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, Deutschland Christian Düreth/ Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik ILK, Deutschland Ilja Koch/ Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik ILK, Deutschland Maik Gude/ Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik ILK, Deutschland |
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Das Ermüdungsverhalten geklebter Faser-Kunststoff-Verbund- (FKV-) Großstrukturen, wie sie beispielsweise im Windenergieanlagen- und Schiffbau vorkommen, wird maßgeblich durch das Rissverhalten in der Klebschicht bestimmt. Fertigungsbedingte Imperfektionen, wozu beispielsweise Klebschichtdickenschwankungen und undefinierte Randgeometrien zählen, haben dabei einen wesentlichen Einfluss auf die Entstehung sowie Ausbreitung von Rissen. Diese Fehlstellen sind jedoch u.a. durch Welligkeiten aufgrund von einseitigen Formwerkzeugen bei der Herstellung der Laminate in großen Dimensionen nur schwer zu verhindern. Ziel des abgeschlossenen Vorhabens war es daher, den Einfluss von Klebschichtdickenschwankungen und undefinierten Randgeometrien aus dem Fertigungsprozess auf die Lebensdauer von FKV-Großstrukturen zu analysieren. Um das zu erreichen, galt es, zunächst die vorher deklarierten Imperfektionen in der Praxis zu untersuchen. In Zusammenarbeit mit verschiedenen Industrievertretern wurden dazu die Klebschichten unterschiedlicher FKV-Großstrukturen mit Hilfe von verschiedenen Messmethoden erfasst, ausgewertet und anschließend klassiert. Anhand dieser Datenbasis sollten Erkenntnisse über die Dimensionen real auftretender Fehlstellen gewonnen und Probekörper abgeleitet werden. Dafür bedurfte es der Erprobung verschiedener Konzepte, um die Fehlstellen möglichst realitätsnah in den FKV-Proben umzusetzen und reproduzierbar einbringen zu können. Dies wurde zunächst auf Coupon-Ebene umgesetzt, um eine möglichst große Parametervielfalt abdecken und die Auswirkungen der verschiedenen Imperfektionen untersuchen zu können. Normal- und schälspannungsinduziertes Versagen waren für dieses Projekt als die dominierenden Versagensformen definiert worden, weshalb die Probekörper diesen Belastungen sowohl in quasi-statischen als auch zyklischen Versuchen ausgesetzt wurden. Aus den Versuchen konnten Erkenntnisse zum Einfluss der Imperfektionen gewonnen werden, die in abschließenden Tests auf Substrukturebene bestätigt werden sollten. |