Article

Akustische Charakterisierung der richtungsabhängigen elastischen Eigenschaften faserverstärkter Kunststoffe

* Presenting author
Day / Time: 21.03.2018, 08:40-09:00
Room: MW 2050
Typ: Regulärer Vortrag
Session: Ultraschall
Abstract: Der stetig zunehmende Einsatz faserverstärkter Kunststoffe (FVK) in der Industrie ist eine wesentliche Voraussetzung für moderne Leichtbausysteme. Damit einher geht der Bedarf, diese Materialien messtechnisch zu charakterisieren, damit Bauteile einerseits anwendungsspezifisch optimal ausgelegt und andererseits im Betrieb überwacht werden können. Im Gegensatz zu Metallen oder unverstärkten Kunststoffen weisen FVK eine deutlich stärker ausgeprägte Anisotropie auf, d.h. die Materialeigenschaften sind von der betrachteten Belastungsrichtung abhängig. Beispielsweise treten entlang der Fasern typischerweise höhere Festigkeiten auf.In diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, das die zerstörungsfreie und richtungsabhängige Charakterisierung der Materialeigenschaften von FVK-Platten mittels Ultraschall ermöglicht. Durch photoakustische Anregung werden Lamb-Wellen in der Platte angeregt und deren Ausbreitung mittels Ultraschallwandler erfasst. Anschließend werden aus den Messergebnissen die Parameter eines Materialmodells bestimmt. Unterschiedliche Materialmodelle für FVK werden vorgestellt und diskutiert.Durch Rotation der Probe werden verschiedene Ausbreitungsrichtungen innerhalb der Plattenebene in definiertem Winkelabstand zu den Faserrichtungen betrachtet. Die Einzelergebnisse werden anschließend zu einem allgemeinen Parametersatz zusammengeführt, auf dessen Basis die Materialparameter für beliebige Ausbreitungsrichtungen analytisch berechnet werden können.Exemplarisch wird dieses Verfahren auf verschiedene FVK-Proben mit unterschiedlicher Gewebestruktur angewendet. Abschließend werden die Ergebnisse hinsichtlich der Materialsymmetrie analysiert und auf Plausibilität geprüft.