Bestimmen der Laminat-Eigenschaften mit Mikromechanik

Verwenden Sie das Werkzeug Mikromechanik, um die Eigenschaften des Laminatmaterials auf einfache Weise abzuleiten.

Bei der Konstruktion von Verbundmaterialien ist es häufig erforderlich, die konstruktionsbezogenen Eigenschaften für unterschiedliche Typen und Anteile von Faser- und Matrixkonstituenten zu bestimmen. Es stellt sich beispielsweise die Frage, wie sich eine Änderung des Matrixmaterials oder eine Erhöhung des Faservolumens auswirkt.

In dieser Übungslektion wird das Werkzeug Mikromechanik in Helius Composite verwendet, um die Eigenschaften des Laminat-Materials für eine bekannte Faser und Matrix abzuleiten.

Mikromechanik mit Helius Composite

Das Mikromechanik-Modul verwendet ein detailliertes Finite-Element-Modell einer Faser-/Matrixeinheitenzelle. Das Modell umfasst die hexagonale Verteilung paralleler Fasern, die in einer Matrix eingebettet sind.

Das Modell verwendet die Eigenschaften der Faser und Matrix zusammen mit dem Faservolumenanteil, um die elastischen Eigenschaften des Verbundmaterials zu berechnen. Die grundlegenden Last-Verformung-Beziehungen werden mit dem Finite-Element-Modell simuliert, um die elastischen Eigenschaften zu bestimmen.

Laminat-Eigenschaften berechnen

Aufgabe ist die Berechnung der Laminat-Eigenschaften einer Lage mit IM7-Kohlenstofffaser und 5505 Epoxid-Matrix. Die Matrix macht 30.97 % der Lage aus.

1. Zunächst ermitteln wir das Volumen, das von der Faserkonstituente eingenommen wird. Klicken Sie auf Dienstprogramme > Vf-Wf-Converter.
2. Wählen Sie im Dropdown-Menü Fasertyp IM7 Kohlenstoff aus.
3. Wählen Sie im Dropdown-Menü Matrixtyp 5505 Epoxy aus.
4. Geben Sie das bekannte Matrixgewicht von 30.97 % in das entsprechende Feld ein. Klicken Sie in eines der anderen drei Felder. Das Fenster sollte aussehen wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

   

Mithilfe des im letzten Schritt berechneten Faservolumenanteils können wir nun die Laminat-Eigenschaften bestimmen.

1. Klicken Sie auf Neues Element > Neues Laminat aus Mikromechanik....
2. Wählen Sie in dem angezeigten Dialogfeld auf der Registerkarte Berechnen die IM7-Kohlenstofffaser und die 5505 Epoxid-Matrix aus.
3. Geben Sie den Faservolumenanteil von oben (61.30 %) ein und klicken Sie auf Berechnen.

   

4. Die Registerkarte Ergebnisse sollte nun wie unten gezeigt aussehen.

   

5. Sie können das Laminat nun in der Materialdatenbank speichern oder den Vorgang für andere Fasern, Matrizen oder Faservolumenanteile wiederholen.
   Anmerkung: Wenn die gewünschten Faser- und Matrixkonstituenten nicht in den Dropdown-Menüs enthalten sind, können Sie im Modul Neues Element eine neue Faser und Matrix erstellen.