
Fatigue assessment of composite laminates
Das Wort Ermüdung ist seit mehr als einem Jahrhundert ein weithin akzeptierter Begriff im technischen Vokabular für das katastrophale Versagen von Werkstoffen unter zyklischer Beanspruchung. Die zyklische Belastung führt zu einer kumulativen Schädigung und Verschlechterung der Materialeigenschaften.
Wenn eine Struktur einer zyklischen Belastung ausgesetzt wird (die oft viel geringer ist als die statische Streckgrenze des Materials), versagt sie nach einer Reihe von Belastungszyklen. Daher ist Ermüdung der Hauptversagensmechanismus für Strukturen unter zyklischer Belastung. Um das Ermüdungsverhalten zu demonstrieren, werden die Verbundlaminate mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) modelliert.
Unter Verwendung der FEM-Ergebnisse und des Tsai-Hill-Kriteriums wird die Ermüdungslebensdauer für verschiedene Laminatkonfigurationen berechnet. Zur Validierung der Ergebnisse wird die nach dem Tsai-Hill- und dem Tsai-Wu-Kriterium ermittelte Ermüdungslebensdauer verglichen.
Die Variationen der Ermüdungslebensdauer für verschiedene Lagerungsbedingungen, Lastinkremente und mögliche Lamellenstapelfolgen werden untersucht. Um das Ermüdungsverhalten unter variabler Amplitudenbelastung darzustellen, wird die Rainflow-Counting-Methode auf unregelmäßige Lastverläufe angewandt und die Ermüdungslebensdauer für umgewandelte Blockbelastungen berechnet.