Struktursimulation Endlosfaserverbunde

Das Verformungs- und Schädigungsverhalten von Endlosfaserverbundbauteilen wird maßgeblich von der verstärkenden Faserstruktur bestimmt. Faserorientierungen, Faservolumengehalte und lokale Effekte wie Welligkeiten und Klaffungen können infolge des Umformprozesses stark variieren. Um dies bei der Vorhersage des strukturmechanischen Verhaltens zu berücksichtigen, verarbeiten wir die durch die CAE-Kette vorliegenden Prozessinformationen in der Struktursimulation. Hierfür entwickeln wir Materialmodelle, die das nichtlineare Deformationsverhalten und die Schädigungsevolution versagensmodenspezifisch (Faserbruch, Matrixbruch, Delaminationen) in Abhängigkeit der lokalen Faserstruktur erfassen.

 

Forschungsschwerpunkte
  • Virtuelle Bauteilvalidierung
  • Berücksichtigung von Fertigungseffekten
  • Nichtlineare Materialmodellierung
  • Versagensanalyse, Schädigungsevolution
  • Dynamische Analyse: Schwingung, Dämpfung, Impact
  • Multiskalensimulation

 

 

Forschungsprojekte
Ansprechpartner

M.Sc. Constantin Krauß
Tel.: +49 721 608-45896
Email: constantin.krauss∂kit.edu

 

M.Sc. Alexander Jackstadt
Tel.: +49 721 608-45365
Email: alexander.jackstadt∂kit.edu

 

M.Sc. Felix Frölich
Tel.: +49 721 608-45361
Email: felix.froelich∂kit.edu

 

Dipl.-Ing. Clemens Zimmerling
Tel.: +49 721 608-45409
Email: clemens.zimmerling∂kit.edu

 

Prof. Dr.-Ing. Luise Kärger
Tel.: +49 721 608-45386
Email: luise.kaerger∂kit.edu

 

 

Bild FAST-LBT
Struktursimulation einer Stirnwand: Materialauslastung ohne (oben) und mit (unten) Berücksichtigung von Umformeffekten
Bild FAST-LBT
Mikrosimulation: Matrixschädigung bei vorliegender Faserwelligkeit

Ausgewählte Veröffentlichungen im Forschungsfeld


Modeling structural behavior of fiber reinforced composite parts by considering draping effects. Dissertation
Galkin, S.
2022, April 14. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000144697
Material and particle size sensitivity analysis on coefficient of restitution in low-velocity normal impacts
Meyer, N.; Wagemann, E. L.; Jackstadt, A.; Seifried, R.
2022. Computational Particle Mechanics. doi:10.1007/s40571-022-00471-z
Hybrid material additive manufacturing: interlocking interfaces for fused filament fabrication on laser powder bed fusion substrates
Englert, L.; Heuer, A.; Engelskirchen, M. K.; Frölich, F.; Dietrich, S.; Liebig, W. V.; Kärger, L.; Schulze, V.
2022. Virtual and Physical Prototyping, 17 (3), 508–527. doi:10.1080/17452759.2022.2048228
Analytical modeling and investigation of constrained layer damping in hybrid laminates based on a unified plate formulation
Jackstadt, A.; Liebig, W. V.; Kärger, L.
2022. International journal of mechanical sciences, 216 (216), Art.Nr.: 106964. doi:10.1016/j.ijmecsci.2021.106964
Modeling the Mullins effect of rubbers used in constrained‐layer damping applications
Jackstadt, A.; Frölich, F.; Weidenmann, K.; Kärger, L.
2021. Proceedings in applied mathematics and mechanics, 21 (1). doi:10.1002/pamm.202100098
Extension of an analytical solution of a unified formulation to the frequency response of composite plates with viscoelastic layers
Jackstadt, A.; Kärger, L.
2021. Proceedings in applied mathematics and mechanics, 20 (1), Art.-Nr.: e202000234. doi:10.1002/pamm.202000234
Application of a mixed variational higher order plate theory towards understanding the deformation behavior of hybrid laminates
Jackstadt, A.; Liebig, W. V.; Sessner, V.; Weidenmann, K. A.; Kärger, L.
2019. Proceedings in applied mathematics and mechanics, 19 (1), e201900048. doi:10.1002/pamm.201900048
Experimental and Numerical Determination of the Local Fiber Volume Content of Unidirectional Non-Crimp Fabrics with Forming Effects
Galkin, S.; Kunze, E.; Kärger, L.; Böhm, R.; Gude, M.
2019. Journal of composites science, 3 (1), Article: 19. doi:10.3390/jcs3010019
Frequency domain modelling of transversely isotropic viscoelastic fibre-reinforced plastics
Liebig, W. V.; Jackstadt, A.; Sessner, V.; Weidenmann, K. A.; Kärger, L.
2019. Composites science and technology, 180, 101–110. doi:10.1016/j.compscitech.2019.04.019
Numerical and experimental investigations of the damping behaviour of hybrid CFRP-elastomer-metal laminates
Liebig, W. V.; Sessner, V.; Weidenmann, K. A.; Kärger, L.
2018. Composite Structures, 202, 1109–1113. doi:10.1016/j.compstruct.2018.05.051
Simplified phenomenological model of the nonlinear behavior of FRPs under combined stress states
Galkin, S.; Schirmaier, F. J.; Kärger, L.
2018. Journal of composite materials, 52 (4), 475–485. doi:10.1177/0021998317709332
Development and validation of a CAE chain for unidirectional fibre reinforced composite components
Kärger, L.; Bernath, A.; Fritz, F.; Galkin, S.; Magagnato, D.; Oeckerath, A.; Schön, A.; Henning, F.
2015. Composite structures, 132, 350–358. doi:10.1016/j.compstruct.2015.05.047