Entwicklung einer Methode zur Vorhersage der ertragbaren Kraft einschnittig überlappter FVK-Stahl-Klebverbindungen unter Berücksichtigung von Faserarchitektur, Faserorientierung und Matrixsystem
Katharina Henkel
Der zunehmende Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen im Automobilbau und anderen Industriezweigen erfordert eine lastpfadgerechte Verbindungsgestaltung, die durch klebtechnisches Verbinden der unterschiedlichen Werkstoffe erzielt werden kann. Gegenüber den in der Luft- und Raumfahrt in den achtziger Jahren durchgeführten Untersuchungen an vorwiegend mit Filmklebstoffen geklebten unidirektional verstärkten duroplastischen Gelegen, ergeben sich in der Automobiltechnik aufgrund der Verwendung von pastösen Klebstoffsystemen, der Vielfalt der eingesetzten Matrixsysteme, Faserarchitekturen, Lagenaufbauten und der grundsätzlich unterschiedlichen Rahmenbedingungen neue Fragestellungen hinsichtlich der klebtechnischen Verbindungsgestaltung sowie der Wechselwirkungen der genannten Parameter.
Im Rahmen dieser Arbeit erfolgt eine Klassifizierung und systematische Beschreibung der Eigenschaften geklebter FVK-Stahl-Verbindungen in Abhängigkeit von der Faserarchitektur, der Faserorientierung und des Matrixsystems, der geometrischen Gestaltung der Verbindung sowie der Prüfgeschwindigkeit unter automobilen Rahmenbedingungen. Die bei diesen Versuchen auftretenden Versagensarten werden klassifiziert und eine Methode zur Vorhersage der maximal ertragbaren Kraft der Verbindung in Abhängigkeit von der Klebschichtdicke, der Überlappungslänge und der Prüfgeschwindigkeit entwickelt. Nach Bestimmung der Ansatzfreiwerte der im Rahmen der Methodenentwicklung für jede Versagensart gewonnenen Funktion kann die Maximalkraft der Verbindung nach Durchführung eines Zugversuchs zur Bestimmung des Versagensverhaltens und damit zur Festlegung der zu verwendeten Ansatzfreiwerte auch zur Prognose der ertragbaren Kraft von nicht zur Parameteridentifizierung verwendeten FVK erfolgreich eingesetzt werden.
