Kurzfaserverbundwerkstoffe können aufgrund ihrer geringen spezifischen Dichte im Leichtbau zur Gewichtsreduzierung eingesetzt werden. In diesem Beitrag wird die Streuung des Materialverhaltens eines Verbundwerkstoffes durch mechanische Charakterisierung und darauf aufbauenden Multiskalen- Simulationen untersucht.
Das untersuchte Material mit einer heterogenen Mikrostruktur, bestehend aus Kurz-Glasfasern und einer Polymermatrix aus Phenolharz, wurde im Duromer-Spritzgussprozess am Fraunhofer ICT hergestellt [1]. Prozessbedingt weist dieser Verbundwerkstoff eine Streuung der Faserorientierungsverteilung auf. Dies führt zu einer Streuung der mechanischen Eigenschaften des Composites. In Zug-, Druck- und Schubversuchen wurde die Streuung der mechanischen Eigenschaften des Materials charakterisiert. [2]
In einer probabilistischen Multiskalensimulation wird in Finite-Element-Simulationen die Streuung des Materialverhaltens abgebildet. Dabei wird in Mikrostruktursimulationen die Streuung der Faserorientierungsverteilung und des Faservolumengehaltes berücksichtigt. Im Anschluss wird die mikrostrukturmotivierte Streuung der mechanischen Eigenschaften auf eine makroskopische Bauteilebene übertragen.