Modul zur 3D-Darstellung von Versagenskriterien im Spannungsraum¶

Allgemein¶

In diesem Modul lassen sich die Versagenskörper für verschiedenste Versagenskriterien und Festigkeiten darstellen. Es können mehrere Versagenskörper gleichzeitig dargestellt werden [1].

Bei den zurzeit implementierten Festigkeitskriterien handelt es sich um:

• Puck-Kriterium [2] (basiert auf [3] mit Vereinfachung bezüglich Faserbruch und einem Abschwächungsfaktor bei Interaktion von Spannungen in Faserrichtung und außerhalb der Faserrichtung)
• ZTL-Kriterium [4], [5],
• Hashin-Kriterium [6],
• FMC (Cuntze-Kriterium) [7], ehemals [8],
• Tsai-Wu-Pauschalkriterium [9],
• maximales Spannungskriterium,
• Sun-Kriterium [10],
• Rotem-Kriterium [11],
• Edge-Kriterium [12],
• Mayes-Kriterium [13].

Aufbau¶

1 - Kriterienauswahl¶

Für die Festigkeit von Faserverbundschichten unter multiaxialer Belastung gibt es verschiedenste Versagenskriterien. Diese beruhen zumeist auf empirischen oder semi-empirischen Modellen, welche auf der Auswertung uniaxialer Zug- und Druckversuchen basieren. Dabei wird die Verbundschicht als homogene Schicht angesehen. In diesem Fenster erfolgt die Auswahl der darzustellenden Kriterien in Form von den aus ihnen resultierenden Versagenskörpern.

2 - Parameter¶

Zusätzlich lassen sich die Festigkeiten der Verbundschicht, sowie zusätzliche Parameter, welche zur Berechnung benötigt werden, festgelegen. Standardmäßig sind für die zusätzlichen Parameter sinnvolle Werte eingetragen. Diese können jedoch jederzeit durch eigene Werte ersetzt werden.

Neben den eigentlichen Festigkeiten gibt es für einige Versagenskriterien zusätzliche Parameter. Diese können unter "Zusätzliche Eigenschaften" eingegeben werden.

3 - Grafische Ausgabe der Versagenskörper¶

In diesem Fenster erfolgt eine dreidimensionale Darstellung der resultierenden Versagenskörper der verschiedenen Kriterien. Diese können mit Hilfe der gedrückten Maustasten in jede Position verschoben, gedreht und gezoomt werden.

- Drehen

- Zoomen

- Verschieben

4 - Ansichtsoptionen¶

Über diese Buttons kann die Ansicht der Versagenskörper 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. Als zusätzliche Option lassen sich die Versagenskörper mit oder ohne Vernetzung darstellen.

- Blick auf die x-y-Ebene
- Blick auf die x-z-Ebene
- Blick auf die y-z-Ebene
- Isometrische Darstellung
- Anpassung an Fenstergröße
- Darstellung des Netzes ein- und ausschalten

[1] I. Kappes.
Implementierung von Festigkeitsmodellen für Faser-Kunststoff-Verbunde in eLamX.
ILR –LFT G 08-40, Technische Universität Dresden, April 2009.
[BibTeX] [more]

[2] H. Schürmann.
Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden.
Springer, 2004.
[BibTeX] [more]

[3] A. Puck and H. Schürmann.
Failure analysis of frp laminates by means of physically based phenomenological models.
Composite Science and Technology, 58(7):1045-1067, 1998.
[BibTeX] [more]

[4] S. Roth and J. Windhövel.
Zukunftstechnik- Luftfahrt ZTL, Fasertechnik, Teil B: Mechanische Eigenschaften von Faserverbunden.
Technical report, Dornier GmbH Friedrichshafen, 1975.
[BibTeX] [more]

[5] Kröber.
Bruchhypothese und Reservefaktoren für unidirektionale Einzelschichten in Faserverbunden, 1982.
HSB 51301-01, Ausgabe A, Jahr 82.
[BibTeX] [more]

[6] Z. Hashin.
Failure criteria for unidirectional fiber composites.
Journal of Applied Mechanics, 47:329-334, 1980.
[BibTeX] [more]

[7] R.G. Cuntze.
Efficient 3d and 2d failure conditions for ud laminae and their application within the verification of the laminate design.
Composites Science and Technology, 66:1081-1096, 2006.
[BibTeX] [more]

[8] R.G. Cuntze and A. Freund.
The predictive capability of failure mode concept-based strength criteria for multidirectional laminates.
Composites Science and Technology, 64:343-377, 2004.
[BibTeX] [more]

[9] S.W. Tsai and E.M. Wu.
A general theory of strength for anisotropic materials.
Journal of Composite Materials, Vol. 5:58-80, 1970.
[BibTeX] [more]

[10] C.T. Sun and J. Tao.
Prediction of failure envelopes and stress /strain behaviour of composite laminates.
Composites Science and Technology, 58(7):1125-1136, 1998.
[BibTeX] [more]

[11] A. Rotem.
Prediction of laminate failure with the rotem failure criterion.
Composites Science and Technology, 58(7):1083-1094, 1998.
[BibTeX] [more]

[12] E.C. Edge.
Stress-based grant-sanders method for predicting failure of composite laminates.
Composites Science and Technology, 58(7):1033-1041, 1998.
[BibTeX] [more]

[13] J.S. Mayes and A.C. Hansen.
Composite laminate failure analysis using multicontinuum theory.
Composites Science and Technology, 64(3-4):379-394, 2004.
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