Experimentelle Untersuchung des Einflusses der Werkstoffdegradation in unidirektionalen Faserverbundstrukturen auf die nichtlinearen Ausbreitungseigenschaften von LAMB-Wellen

Abstract

Inhalt dieser Arbeit ist die Betrachtung der nichtlinearen Wellenausbreitungseigenschaften und der mechanischen Eigenschaften von Faserverbundstrukturen. Dabei sind unidirektionale Faserverbunde aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen in experimentellen Verfahren auf eben diese zu untersuchen. Dazu erfolgt zunächst die Bestimmung mechanischer Eigenschaften des ungeschädigten Materials. Auf Basis dieser Daten ergeben sich die dazugehörigen Dispersionsdiagramme, aus denen die Anregungsfrequenz für die Versuche zur Wellenausbreitung resultieren. Anschließend werden Schädigungen in die Strukturen eingebracht. Die nichtlinearen Wellenausbreitungseigenschaften werden durch den relativen akustischen Nichtlinearitätsparameter ausgedrückt und experimentell bestimmt. Zugversuche an den geschädigten Strukturen ergeben die mechanischen Eigenschaften bei den entsprechenden Schädigungen, welche durch den Elastizitätsmodul repräsentiert werden. Eine Korrelationsanalyse zwischen dem Nichtlinearitätsparameter und dem Elastizitätsmodul führt zu einem Zusammenhang zwischen den beiden Materialeigenschaften.

Subject of this report is to analyze a correlation between mechanical properties and wave propagation properties of carbon fiber composites. Furthermore changes in those properties due to added damages are of interest. Hence, the mechanical properties of undamaged material are determined. The mechanical properties of undamaged material lead to the excitation frequency by using the dispersion relations. After adding damage due to cyclic loads the wave propagation properties of the damaged materials are meassured. Meassuring damaged materials mechanical properties and correlating those with the wave propagation properties links both material characteristics.