FPP ermöglicht durch robotergestützte Ablage von Patches eine lastpfadgerechte Ausrichtung der Fasern. Dies steigert die mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu klassischen Laminaten bei gekrümmten Lastpfaden, reduziert Drapiereffekte und erlaubt lokale Wandstärkenanpassungen. Die Motivation für das Projekt ergibt sich daraus, dass das Versagensverhalten von FPP-Laminaten nach einem Impact bislang noch nicht vollständig verstanden ist. Durch die integrale Formulierung der Peridynamik können Diskontinuitäten, wie Faserbruch, Zwischenfaserbruch oder Delaminationen sehr gut abgebildet werden. Dies ist mit der klassischen Kontinuumsmechanik nicht möglich, da eine Singularität an der Rissspitze entsteht.

Die Herausforderung liegt darin, ein Materialmodell zu entwickeln, das den Einfluss der Patch-Stoßstellen korrekt erfasst und das Versagen der Laminaten präzise simuliert. Dies umfasst die Berechnung des Rissfortschritts ohne vordefinierte Rissepfade. Die Simulationsergebnisse werden durch Zug-, Druck- und Biegeproben sowie durch Impactversuche validiert. Durch den Vergleich mit FEM-Simulationen soll ein besseres Verständnis des Versagensverhaltens diskontinuierlich verstärkter Laminatstrukturen gewonnen werden.

1. Erstellung eines peridynamischen Simulationsmodells für Faserverbundwerkstoffe
2. Integration der Patchstellen für FPP-Laminate in das Modell
3. Implementieren geeigneter Versagensmodelle zur Abbildung von Rissbildung und Diskontinuitäten
4. Validierung des Modells durch mechanische Versuche
5. Numerische und experimentelle Ermittlung der Impactfestigkeit von FPP-Laminaten

• Peridynamisches Modell entwickelt
• Validierung des Modells durchgeführt
• Impactversuche durchgeführt

Weitere Forschungsarbeiten:

• Simulation der Impactversuche
• Bestimmung der Restfestigkeit (CAI-Test)