HyCEML - Hybride CFK/ Elastomer/ Metall-Laminate mit Elastomerschichten für die gezielte Einstellung des Dämpfungsverhaltens

Dr. Luise Kärger (Karlsruhe)
Prof. (apl.) Dr.-Ing. Kay André Weidenmann (Karlsruhe)

Laminataufbau eines HyCEML
Laminataufbau eines HyCEML
Modalanalyse eines generischen 3D-Bauteils mit unterschiedlichen Laminataufbauten.
Modalanalyse eines generischen 3D-Bauteils mit unterschiedlichen Laminataufbauten.

Motivation

  • Leichtbau als Mittel der Effizienzsteigerung in allen Arten von Fahrzeugen
  • Leichtbaustrukturen aus Faserverbundwerkstoffen zeichnen sich durch sehr hohe spezifische Steifigkeiten bei geringer Masse aus
    • Kann zu unerwünschten Schwingungen im Betrieb führen
    • Einbringen von viskoelastischen Zwischenschichten kann diese durch Constrained layer damping signifikant mindern
  • Faser-Metall-Laminate zeichnen sich durch eine sehr hohe Impacttoleranz aus

Können hybride CFK / Elastomer / Metall-Laminate auch nach Impact ihre guten Eigenschaften in der Schwingungsdämpfung beibehalten und lässt sich dies durch numerische Simulation zuverlässig vorhersagen?

Durch Impact geschädigtes Faser-Metall-Laminat.
Durch Impact geschädigtes Faser-Metall-Laminat.
Spannungs-Dehnungs-Kurve des verwendeten Elastomers. Deutlich zu erkennen: Der Mullins-Effekt.
Spannungs-Dehnungs-Kurve des verwendeten Elastomers. Deutlich zu erkennen: Der Mullins-Effekt.

Wissenschaftliche Ziele

  • Experimentelle Charakterisierung des Mullins Effekts und dessen simulative Abbildung in einem geeigneten Materialmodell
  • Experimentelle Bestimmung der durch Low-velocity-impact entstehenden Schädigungsarten an HyCEML
  • Berücksichtigung dieser in entsprechender Schalenmodellierung zur effizienten Schwingungs- und Dämpfungsanalyse von geschädigten Bauteilen
    • Ermittlung des Einflusses der unterschiedlichen Schädigungsarten auf das dynamische Verhalten von HyCEML
  • Ableitung von Designrichtlinien zur Auslegung von schädigungstoleranten Dämpfungslaminaten

Kontakt

Dr.-Ing. Luise Kärger
Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST)
Teilinstitut Leichtbautechnologie
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Rintheimer Querallee 2
76131 Karlsruhe
Tel.: +49 721 608-45386
Email: luise.kaerger@kit.edu

Prof. Dr.-Ing. habil. Kay Weidenmann
Institut für Materials Resource Management (MRM)
Lehrstuhl „Hybride Werkstoffe“
Universität Augsburg
Universitätsstraße 1
86159 Augsburg
Tel.: +49 821 598-3137
Email: kay.weidenmann@mrm.uni-augsburg.de

Alexander Jackstadt, M.Sc.
Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST)
Teilinstitut Leichtbautechnologie
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Rintheimer Querallee 2
76131 Karlsruhe
Tel.: +49 721 608-45365
Email: alexander.jackstadt@kit.edu

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