Analyse und Modellierung von thermoplastischen Wabenkernstrukturen für die mechanische Simulation mit repräsentativen Volumenelementen

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der Wabenstruktur eines thermoplastischen Sandwichmaterials anhand von Daten, die durch das Verfahren der Computertomographie gewonnen wurden. Diese Untersuchung dient zur Modellierung eines repräsentativen Volumenelementes, welches die Zellgeometrie des Wabenkerns möglichst genau wiedergibt. Das Ziel dieses Vorgehens ist die Bestimmung effektiver Materialkennwerte, die zur mechanischen Simulation nach der Methode der finiten Elemente angewendet werden können.:1. Einleitung 2. Grundlagen 2.1 Sandwichbauweise 2.1.1 Biegeverhalten von Sandwichmaterialien 2.1.2 Spannungen in den Schichten 2.2 ThermHex-Waben als Kernmaterial 2.2.1 Material und Werkstoffkennwerte 2.2.2 Fertigung 2.2.3 Definition der Wabengeometrie 2.3 Mechanisches Verhalten von Wabenkernen im elastischen Bereich 2.4 Möglichkeiten zur Bestimmung von Elastizitätstensoren 2.4.1 Analytische Herangehensweise 2.4.2 Experimentelle Herangehensweise 2.4.3 Morphologische Herangehensweise mittels repräsentativen Volumenelement 3. Mikrostrukturelle Analyse 3.1 Untersuchungsobjekte 3.2 Untersuchungsmethodik 3.3 Untersuchungsergebnisse 3.3.1 Auswertungsproblematik 3.3.2 Zellweiten und Reihenabstände 3.3.3 Wandstärke 3.3.4 Zellwandlängen und -winkel 3.3.5 Zellwand- und Wölbungsradien 3.3.6 Kernhöhe und Schrägungswinkel des Wabenkerns mit Deckschichten 4. Modellierungsmethodik und -ergebnisse 4.1 Werkstoffabhängige und geometrische Parameter 4.2 Validierung der periodischen Randbedingungen 4.3 Validierung der Simulation mittels analytischer Herangehensweise 4.4 Geometrische Modellerstellung 4.5 Simulationsergebnisse der RVE-Grundtypen 5. Sensitivitätsanalyse 5.1 Komplexitätsvariation 5.2 Einfluss streuender Parameter 6. Simulierter 3-Punkt-Biegeversuch 7. Diskussion 7.1 Simulationsvalidierung 7.2 Verhalten der RVE-Grundtypen 7.3 Erkenntnisse der Sensitivitätsanalyse 7.3.1 Komplexitätsgrad 7.3.2 Modellsensitivität 7.4 Anwendungsfall der 3-Punkt-Biegung 8. Zusammenfassung und Ausblick 9. Literatur- und Quellenverzeichnis 10. Anhan