Experimental characterization and constitutive modeling of reinforced thermoplastic and thermosetting polymers

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Für verstärkte Polymere werden zwei Gruppen unterschieden: eigenverstärkte Mono- und Komposit-Materialien. Das thermo-chemo-mechanische Verhalten von Thermo- und Duroplasten in diesen Gruppen wird durch molekulare Ausrichtung während des Streckens oder durch Vernetzung, die zur Aushärtung führt, geprägt. Zur Modellierung der Kaltumformung von Thermoplasten werden Folien durch sequentielle biaxiale Belastungen charakterisiert, unterstützt von optischen Messungen. Zunächst wird Anisotropie induziert, gefolgt von einer Variation der Materialrichtung. Auf dieser Grundlage wird ein konstitutives Modell gemäß der induzierten Anisotropie und Eigenverstärkung vorgeschlagen, wobei Finite-Elemente-Simulationen qualitativ den Experimenten entsprechen. RTM-Prozesse sind gängig für die Herstellung von Komposit- und Hybridstrukturen. Der Injektionsschritt, der eine bewegliche Harzfront umfasst, wird anhand eines Modells für poröse Medien simuliert. Wichtige Phänomene in nachfolgenden Prozessschritten sind temperaturabhängige viskoelastische Effekte, die mit der Aushärtung des Duroplasts einhergehen. Ein Drei-Skalen-Modell wird zur Simulation thermo-mechanisch-chemisch gekoppelter Prozesse und des resultierenden mechanischen Verhaltens vorgeschlagen. Die aushärtegradabhängigen effektiven Eigenschaften der Matrix werden hergeleitet und in ein Prototypmodell integriert. Bei FKV-Stahl-Hybriden wird die Stahlkomponente aufgrund der Aushärtung an