Page 17 - ILK Forschungsbericht 2020

Promotion Dr.-Ing. Thomas Behnisch

Zum Einfluss querdruckinduzierter Schädigungen

auf die mechanischen Eigenschaften von
Textilverbundkeramiken

Betreuender Hochschullehrer: Prof. Dr.-Ing. habil. Maik Gude

Textilverbundkeramiken weisen sehr hohe dichte-spezi-
fische Steifigkeiten und Festigkeiten auf, die bis weit in
den Hochtemperaturbereich nahezu konstant bleiben.
Die richtungsabhängigen Eigenschaften dieser bruch-
toleranten keramischen Verbundwerkstoffe können
gezielt eingestellt und vorteilhaft an spezifische Anwen-
dungscharakteristiken angepasst werden. Daher bieten
Textilverbundkeramiken ein enormes Potenzial für An-
wendungen im Hochtemperatur-Leichtbau.
Das Werkstoffverständnis für diese Verbundwerkstoffe
mit vorwiegend flächigen Textilstrukturen konnte in den
letzten Jahren stetig verbessert werden, sodass mit den
vorhandenen Berechnungsmodellen eine Beschreibung
des Werkstoffverhaltens in der Ebene (in-plane) der tex-
tilen Verstärkungsstruktur möglich ist. Allerdings stehen Abb. 1: Promotionskommission (v. l. n. r.): Prof. Modler, Prof. Kästner,
einer uneingeschränkten Verwendung, vordergründig Dr. Behnisch, Prof. Michaelis, Prof. Gude, Prof. Ullrich
für sicherheitsrelevante Bauteile, Vorbehalte entgegen,
da weiterhin Unsicherheiten bezüglich des komplexen Werkstoffverhalten bei Querdruckbeanspruchung nach-
Werkstoffverhaltens bei Beanspruchungen in Verbund- gewiesen. Die gewonnenen Erkenntnisse zur Schädi-
dickenrichtung (out-of-plane) verbleiben. Insbesondere gungsphänomenologie sowie zum Versagensverhalten
bei sogenannten Querdruckbeanspruchungen sowie de- tragen somit zu einem deutlich verbesserten Werkstoff-
ren Auswirkungen auf das in-plane Verhalten sind derzeit verständnis bei. Darauf aufbauend wurde ein für in-plane
kaum Erfahrungen vorhanden. Beanspruchungen validiertes Schädigungs- und Versa-
Im Rahmen dieser Arbeit konnte eine umfassende, ska- gensmodell zur Vorhersage der querdruckinduzierten
lenübergreifende in-situ Strukturaufklärung (Abb. 2) so- Eigenschaftsdegradation erweitert, sodass neben der
wie eine für Textilverbundkeramiken noch ausstehende mathematischen Beschreibung des Einflusses querdruck-
Analyse des Schädigungs- und Versagensverhalten bei induzierter Schädigung auf die mechanischen Eigen-
Querdruckbeanspruchung durchgeführt werden. Da- schaften von Textilverbundkeramiken, eine verbesserte
bei wurde erstmals der Zusammenhang zwischen der Prognose des Deformations-, Schädigungs- und Versa-
textilverbundkeramischen Werkstoffstruktur und dem gensverhaltens möglich ist.

Abb. 2: Experimentelles Vorgehen bei der
skalenübergreifenden in-situ Struktur-
aufklärung unter Querdruckbelastung

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