Tailored design of epoxy / glass composites: micromechanical modelling and two-scale simulation

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Michael Kaliske
• Subject Area: Mechanics ; Polymer Materials
• Term: from 2009 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 107764890

Im Forschungsvorhaben werden Systeme mit Interphase aus Glasfasern und Epoxid Matrix untersucht. Die makroskopische Festigkeit des Composites ist untrennbar mit der Haftungsfestigkeit im Übergang Festkörper-Matrix verbunden. Für das Design relevante zu untersuchende Charakteristiken der Mikroskale sind z.B. das mechanische Steifigkeitsprofil, die Faser-Polymer-Reibung, die Dämpfung und das Grenzschichtversagen. Das vorgeschlagene Forschungsprogramm hat zwei Schwerpunkte: 1. Modellierung von Systemen bestehend aus drei Phasen (Polymer und Glas Material sowie Interphase mit unterschiedlichen Eigenschaften) und der Grenzschicht ohne Dicke; 2. der Blick ist auf den Übergang und die Kombination von mit der Interphase assoziierten Eigenschaften im Zusammenhang mit einer zwei Skalen finite Elemente Untersuchung und der Herleitung der Verbindung zwischen mikromechanischen Phaseneigenschaften und globalen Composite Charakteristiken gerichtet. Die Variation der mikromechanischen Charakteristiken und der makroskopischen Experimente werden durch ein verallgemeinertes Unschärfemodell erfasst. Der Ansatz wird schließlich zu einem physikalisch begründeten makroskopischen Materialmodell und zu Strukturmodellen führen, die Einblick geben in das Verständnis des grundlegenden Zusammenhangs Struktur-Werkstoffeigenschaften im Hinblick auf den Polymer/Festkörper Übergang mit einer Multiskalenformulierung. Das vorgeschlagene Mikromodell und die homogenisierte makroskopische Antwort werden mit experimentellen Ergebnissen verglichen, um die Qualität der Beschreibung herauszuarbeiten.

• DFG Programme: Research Grants