Charakterisierung und Modellierung kurzfaserverstärkter thermoplastischer Kunststoffe zur numerischen Simulation von Crashvorgängen

Für den Einsatz von kurzfaserverstärkten Kunststoffen in der Crashanwendung ist für die Entwicklung eine frühzeitige Absicherung der Funktionalität aus Kostengründen durch die numerische Simulation notwendig. Dafür ist neben der experimentellen Bestimmung der mechanischen Kennwerte auch ein numerisches Materialmodell essentiell. In der vorliegenden Arbeit werden die Kennwerte eines kurzglasfaserverstärkten Thermoplasts bei verschiedenen Verzerrungsraten und in unterschiedlichen Richtungen unter Druck-, Schub- und Zugbelastung experimentell ermittelt. Auf Basis dieser Daten wird ein neues orthotropes-lineares elastisches und sowohl orthotropes als auch verzerrungsratenabhängiges plastisches Materialmodell entwickelt. Es berücksichtigt die hydrostatische Druckabhängigkeit des plastischen verfestigenden Materialverhaltens und das von der Richtung, von der Verzerrungsrate und der Spannungsmehrachsigkeit beeinflusste Versagen. An den Materialcharakterisierungsversuchen und dynamischen Impaktversuchen werden die Kennwerte und das Materialmodell validiert. Zum Schluss werden Möglichkeiten für die weitere Entwicklung aufgezeigt.