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

 

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


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