Numerische Modellierung und experimentelle Charakterisierung des Materialverhaltens von thermoplastischen UD-Tapes

Numerische Modellierung und experimentelle Charakterisierung des Materialverhaltens von thermoplastischen UD-Tapes

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Motivation

 

Faserverstärkte Kunststoffe, wie beispielsweise thermoplastische UD-Tapes, weisen aufgrund ihrer hohen massenspezifischen Steifigkeit und Festigkeit ein hohes Leichtbaupotenzial auf. Aufgrund der richtungsabhängigen und komplexen Materialeigenschaften ist der Einsatz von computergestützten Bauteilsimulationen eine entscheidende Methode bei der Entwicklung von belastbaren und gleichzeitig leichten Bauteilen. Die meisten makroskopischen Simulationsmethoden beschränken sich dabei auf eine Beschreibung des Materialverhaltens mit Hilfe von zweidimensionalen Schalenelementen. Ein Modellierungsansatz in Dickenrichtung ermöglicht eine dreidimensionale Beschreibung des Materialverhaltens.

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit soll das Membran- und Biegeverhalten von carbonfaserverstärktem Polyamid 6 (PA6-CF) experimentell bestimmt werden und die zugehörigen Materialparameter durch die anschließende numerische Simulation der zugehörigen Coupon-Tests bestimmt werden. Geeignete Ansätze zur Modellierung des Kompaktierungsverhaltens von thermoplastischen Tapes sollen modelliert und implementiert werden. Anschließend sollen geeignete Charakterisierungsversuche ausgewählt und durchgeführt werden. Der gewählte Modellierungsansatz soll abschließend durch Validierungsversuche bestätigt werden.

Arbeitsinhalte:
  • Recherche zum Stand der Technik und Forschung zum Kompaktierungsverhalten thermoplastischer Tapes
  • Modellierung und Implementierung des Kompaktierungsverhaltens für die numerische Simulation
  • Planung und Durchführung von Charakterisierungsversuchen in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ICT in Pfinztal
  • Validierung der Simulationsergebnisse
  • Schriftliche Ausarbeitung und Dokumentation der Ergebnisse
Voraussetzungen:
  • Eigeninitiative und selbstständige Arbeitsweise
  • Ausgeprägte analytische Fähigkeiten
  • Interesse an Simulation und Numerik
  • Programmiererfahrung in Python und Fortran sind von Vorteil
     

Fachrichtung: Maschinenbau / Computational Engineering

Art der Arbeit: simulativ/numerisch/experimentell

Beginn: ab sofort

Bewerbung: Lebenslauf und Notenspiegel bitte an die Kontaktemailadresse 

Kontakt:  M. Sc. Johannes Mitsch,  Email: johannes.mitsch∂kit.edu