Fuzzy-stochastische Methoden für die polymorphe Unsch?rfemodellierung von Leichtbaustrukturen

Das übergeordnete Ziel des Forschungsprojekts ist die in der ersten F?rderperiode entwickelten polymorphen Unsch?rfemodelle in den Lebenszyklus hybrider Leichtbaustrukturen zu übertragen. Insbesondere wird die Herstellung sowie die Nutzung von faserverst?rkten Kunststoffen (FVK) in Hybridsystemen untersucht. W?hrend des Herstellungsprozesses ist die Aush?rtung der Matrix ein dominierender Effekt, da sie stark temperaturabh?ngig ist und die mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften von FVK stark beeinflusst. W?hrend der Nutzung sind Sch?digungen und Versagen, die sich beipielsweise durch wiederholtes Belasten oder Crash ergeben, dominant. Die Betrachtung beider Zyklen, also der Herstellung und der Nutzung kann auf unterschiedlichen Gr??enskalen erfolgen. Die gesamte Modellierung von der Herstellung bis zur Nutzung wird mit einem Drei-Skalen Modell, welches Aush?rtung und Sch?digungen in Kombination mit polymorpher Unsch?rfe berücksichtigt, umgesetzt. Dieses Modell wird eingesetzt, um effektive Eigenschaften von einer Skala zur n?chst h?heren zu ermitteln.

Für die Aush?rtung der Matrix werden Unsch?rfen aus bereits vorhandenen experimentellen Daten quantifiziert. Durch geeignete fuzzy-stochastische Homogenisierungsmethoden werden die polymorph unscharfen effektiven Eigenschaften der Matrix nach der Aush?rtung bestimmt. Mit weiterer Kenntnis der Fasereigenschaften kann, durch geeignete fuzzy-stochastische Homogenisierungsmethoden, der Verbund für eine h?here Skalenebene charakterisiert werden. Die erhaltenden effektiven Parameter werden mit vorhanden experimentellen Daten des Verbundes verglichen. Um nicht nur die Unsch?rfen des Verbundes, sondern auch Abh?ngigkeiten einzelner Parameter zu untersuchen, werden zus?tzlich biaxiale Versuche durchgeführt.

Um die bauteilnahe Beanspruchung w?hrend der Nutzung realit?tsnah abzubilden und um unsch?rfebehaftete Versagensmechanismen innerhalb der genannten Skalen zu berücksichtigen, wird eine geeignete Methode entwickelt. Für die Unsch?rfequantifizierung von Sch?digungsparametern werden bereits vorhandene heterogene Daten als Basis verwendet. Um komplexe Strukturen für die Validierung des Modells zu berücksichtigen, werden die entwickelten fuzzy-stoschastischen Methoden zu einer Finite Elemente Formulierung erweitert. Für den Vergleich werden bereits vorhandene experimentelle Ergebnisse für ein Hutprofil herangezogen.