Wissenschaftler von zwei asiatischen Universitäten, der Universiti Teknologi Malaysia (UTM) und der Newcastle University in Singapur, haben eine Studie durchgeführt, um zu verstehen, wie das mechanische Verhalten von kohlefaserverstärkten Epoxid-Verbundlaminaten durch eindringende Feuchtigkeit beeinträchtigt werden könnte.
Ein Forscherteam unter der Leitung von KJ Wong (UTM, Malaysia) hat ein Modell zur zuverlässigen Vorhersage des Delaminierungsverhaltens entwickelt, wenn Feuchtigkeit zunehmend in die faserverstärkten Verbundwerkstoffe eindringt, die in Flugzeugrümpfen wie Boeing B787 und Airbus A350 verwendet werden. Dieses Modell ist als BETS-Gesetz (Bilinear-Exponential Traction-Separation) bekannt. Das Modell kann berücksichtigen, wie Fasern Risse überbrücken, z. B. Modus-I-Delaminierung, von kohlefaserverstärkten Epoxid-Verbundlaminaten in nassen Zuständen.
Das BETS des Feuchtigkeitsdelaminierungsproblems wurde mit Hilfe eines Computersimulationsansatzes implementiert, der als Finite-Elemente-Analyse bekannt ist. Durch die Bewertung der Auswirkungen des Feuchtigkeitsgehalts auf das Kraft-Verschiebungs-Verhalten des Verbundwerkstoffs unter Belastung stellten die Forscher fest, dass das BETS-Gesetz sehr gut mit den Ergebnissen aus Experimenten übereinstimmt, die aus den Tests mit Doppelauslegerträgern abgeleitet wurden.
Wichtig ist, dass das vorgeschlagene BETS-Gesetz den Vorteil hat, dass während des Experiments keine Überwachung des Risswachstums erforderlich ist und nur ein Anpassungsparameter benötigt wurde, um das Überbrückungsgesetz bei verschiedenen Feuchtigkeitsgehaltsniveaus zu beschreiben. Folglich ist das BETS-Gesetz ein wichtiger Schritt in Richtung der Entwicklung struktureller Ausfallsicherheitsansätze, dh eines Frühwarnsystems, das die Ingenieure, die in Wartung, Reparatur und Betrieb arbeiten, alarmiert, um das Delaminierungsproblem frühzeitig zu beheben, bevor das Problem kritisch wird.
Die Arbeit ist erschienen in Polymer-Verbundwerkstoffe.
Mehr Informationen:
King Jye Wong et al, Faserbrückenmechanismus bei feuchtigkeitsinduzierter Delaminierung im Modus I in Kohlenstoff/Epoxid-Verbundwerkstoffen: Finite-Elemente-Analyse und experimentelle Untersuchung, Polymer-Verbundwerkstoffe (2022). DOI: 10.1002/St.27179
Zur Verfügung gestellt von der Newcastle University in Singapur