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Modul zum Vergleich der mikromechanischen Modelle

Allgemein

Mit diesem Modul können verschiedene in eLamX² implementierte mikromechanische Modelle miteinander verglichen werden [1]. Die Darstellung erfolgt dabei über dem Faservolumengehalt des entstehenden Einzellagenmaterials. Dies dient der visuellen Darstellung der Modellunterschiede, sodass auch diskutiert werden kann, warum einige Modelle nur einen begrenzten Gültigkeitsbereich bezüglich des Faservolumengehalts besitzen, wie z.B. das Puck-Modell.

Zur Verwendung des Moduls ist die Definition von mindestens einem Fasermaterial und mindestens einem Matrixmaterial zwingend erforderlich.

Derzeit sind folgende mikromechanische Modell in eLamX² implementiert:

  • Abolin'sh [2],
  • Chamis [3],
  • HalpinTsai [4], [5],
  • Hopkins&Chamis [6],
  • Mischungsregel,
  • Puck [7].

Aufbau

mikromechanik.png

1 - Auswahl des Faser- und Matrixmaterials

Um die Modelle miteinander vergleichen zu können, muss ein Matrix- und ein Fasermaterial ausgewählt werden, die dann über verschiedene Faservolumengehalte miteinander verrechnet werden.

Dies erfolgt durch die zwei Comboboxen.

2 - Zielgrößenauswahl

Die Darstellung erfolgt immer für eine Steifigkeitseigenschaften des Einzellagenmaterials. Hierfür stehen folgende Eigenschaften zur Auswahl:

  • E-Modul in Faserrichtung $E_{\parallel}$,
  • E-Modul quer zur Faserrichtung $E_{\perp}$,
  • Querkontraktionszahl $\nu_{\parallel \perp}$,
  • Schubmodul $G_{\parallel \perp}$.

3 - Auswahl der mikromechanischen Modell

In dieser Tabelle sind alle verfügbaren mikromechanischen Modell aufgelistet. Welche letztendlich dargestellt werden sollen, kann an dieser Stelle durch Auswahl mit der Checkbox erfolgen. Um die Modelle den Graphen schnell zuordnen zu können, befindet sich zum einen unter dem Graphen die Legende und zum anderen werden die Farben auch in der Tabelle dargestellt.

4 - Darstellung

In diesem Diagramm erfolgt die Darstellung der Zielgröße über dem Faservolumengehalt.

[1] D. Maslonka.
Mikromechanische Modellierungsansätze für die Berechnung von Faser-Kunststoff-Verbunden.
ILR –LFT G 10-06, Technische Universität Dresden, März 2010.
[BibTeX] [more]

[2] D.S. Abolin'sh.
Compliance tensor for an elastic material reinforced in one direction.
Polymer Mechanics, 1(4):28-32, 1965.
[BibTeX] [more]

[3] C.C. Chamis.
Simplified composite micromechanics equations for strength, fracture toughness and environmental effects.
SAMPE Quart., 15:41–55, 1984.
[BibTeX] [more]

[4] Stephen Tsai.
Introduction to composite materials.
Technomic Pub, Westport, Conn, 1980.
[BibTeX] [more]

[5] P. K. Mallick.
Fiber-reinforced composites materials, manufacturing, and design.
M. Dekker, New York, N.Y, 1993.
[BibTeX] [more]

[6] Ronald Gibson.
Principles of composite material mechanics.
CRC Press, Boca Raton, FL, 2007.
[BibTeX] [more]

[7] Kurt Moser.
Faser-Kunststoff-Verbund : Entwurfs- und Berechnungsgrundlagen.
VDI-Verl, Du ̈sseldorf, 1992.
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