Crash Simulation gewebter glasfaserverstärkter thermoplastischer Kunststoffe

Mit aktuellen Materialmodellen für Faserverbundkunststoffe sind die Simulationsergebnisse für Crashlastfälle unzureichend. Daher kann ihr Potential zur Gewichtreduzierung in modernen Fahrzeugen nicht vollständig ausgenutzt werden und der Entwicklungsprozess verzögert sich. Die bisherigen Materialmodelle ignorieren, dass der Größeneffekt sowie die Dehnrate starken Einfluss auf die Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften des Materials haben. Desweiteren werden die Schereigenschaften durch das Auftreten von Zug- oder Druckspannung in Faserrichtung beeinflusst. Darüber hinaus sind in der Regel keine geeigneten Versagenskriterien implementiert, die den experimentellen Daten für Gewebeverbundwerkstoffe entsprechen.

Im Rahmen der Forschungsarbeiten am FLB werden diese Materialeigenschaften experimentell untersucht und die Ergebnisse in einem verbesserten Materialmodell implementiert, um Crash-Ereignisse besser vorhersagen zu können. Dieses Materialmodell basiert auf der Kombination von schadensmechanischen Modellen und der Bruchmechanik. Das Materialmodell soll netzunabhängig realisiert werden und keine lastfallabhängigen Parameter verwenden.

Die Ergebnisse des neuen Materialmodells sollen für die Crashsimulation von Fallturmversuchen auf Bauteilebene in axialer und Biegekonfiguration verifiziert werden. Das neue Materialmodell sollte in der Lage sein, die Crash-Ergebnisse präziser zu prognostizieren und die wichtigsten Mechanismen der stossartigen Belastung gewebter Verbundwerkstoffe zu verstehen.

Veröffentlichungen:

• X.F. Fang and M. Grote, " Development of a material model for organic sheets for the simulation of FRP-components in full vehicle crash",  NAFEM World Congress, June 2015, San Diego, USA 
• B. Ahmad and X.F. Fang "Size Effect in Crashworthiness Simulation of Woven Fabric Thermoplastics", Composite Material Congress, June 2018, Stolkholm, Sweden