Modul zur 3D-Darstellung des Versagenskörpers eines Laminates¶

Für die Berechnung der Versagenslasten von multidimensional belasteten Faserverbundlaminaten existieren keine geschlossen-analytischen Lösungen. Daher haben sich im Laufe der Zeit empirische und semi-empirische Modelle entwickelt, welche versuchen das Versagen solcher Verbunde zu beschreiben. Die Versagensmodelle unterscheiden sich dabei teils stark in ihren Ansätzen.

Im, in eLamX² implementierten, Modul zur Darstellung der Versagenskörper von Laminaten ist es möglich die früheste Versagensform, das erste Eintreten von Zwischenfaserbrüchen, einer jeden Schicht eines selbst zusammengestellten Laminats mit beliebigen Festigkeiten und den Versagenskörper für das Auftreten von Faserbruch anzuzeigen. Zur Berechnung der Versagenskörper werden alle Anteile der Steifigkeitsmatrix $\mathbf{A}$, $\mathbf{B}$ und $\mathbf{D}$ betrachtet.

Aufbau¶

1 - Einstellungen und Kriterien¶

Im oberen Teil des Modulfensters lassen sich die Einstellungen bezüglich des zu verwendenden Laminats und der farblichen Gestaltung vornehmen.

Zunächst ist auszuwählen, ob das Versagen für das aktuell definierte Laminat, eine unidirektionale Verbundschicht, oder ein symmetrisches Laminat erfolgen soll. Für die beiden letzteren werden neben dem „First Ply Failure“ einer jeden Schicht zusätzlich experimentell bestimmte Werte angezeigt, wie sie aus der World-Wide Failure Exercise entnommen werden können. Als Versagenstyp ist in allen drei Fällen zurzeit das Schichtversagen bei linearer Betrachtung implementiert. Über den Regler Auflösung kann eben diese für den dargestellten Versagenskörper eingestellt werden.

Dabei steigt die Auflösung und somit die Berechnungszeit von links nach rechts. Bei Problemen
mit der Aktualisierung der Ansicht ist es sinnvoll die Auflösung zu reduzieren und die Aktualisierung
erneut durchzuführen.
Für die unidirektionale Schicht und das symmetrische Laminat aus der World-Wide Failure Exercise ist zusätzlich in den Reitern Kriterienauswahl und Kriterienparameter eine Aussage über das zu verwendende Versagenskriterium und dessen Parameter zu treffen. Für das übergebene Laminat werden die für jede Schicht bei der Laminaterstellung vorgegebenen Versagenskriterien verwendet. Im Reiter Farbskala kann die Farbgebung und somit Identifizierung einer jeden Schicht vorgenommen werden.

2 - grafische Ausgabe des “First Ply Failure” und von experimentellen Ergebnissen¶

In diesem Teil des Moduls werden die Versagenskörper für das Erstversagen einer Schicht des Laminats im dreidimensionalen Spannungsraum angezeigt. Zusätzliche experimentelle Ergebnisse aus der World-Wide Failure Exercise werden als Punkte eingetragen. Bei diesen muss es sich nicht zwangsweise um „First Ply Failure“ handeln.

Damit ist ein Vergleich zwischen Versagenskriterium und experimentellen Ergebnissen möglich. Diese Ansicht kann mit Hilfe der Maustasten in jede Position verschoben, gedreht und gezoomt werden.

3 - Ansichtsoptionen¶

Über diese Buttons kann die Ansicht des First Ply Failure bearbeitet werden. So ist es mittels der oberen drei Buttons möglich die drei Ebenen des dreidimensionalen Spannungsraums anzuzeigen. Zusätzlich sind eine isometrische Darstellung und eine Anpassung der Versagenskörper an die vorhandene Fenstergröße möglich.