Handbuch - Suter Swiss-Composite Group

Ausg./Ed. 01.03 Änderungen vorbehalten / Modifications reserved
Zwischenfaserbruch (ZFB)
Beim Zwischenfaserbruch versagt die Einzelschicht wobei die Bruchfläche
durch die gesamte Einzelschicht in Faserrichtung durch die Matrix oder entlang
der Faser / Matrix-Grenzfläche verläuft. Ursache für den Zwischenfaserbruch
sind Zugspannungen quer zur Faserrichtung (σ 2 -Spannung) oder Schubspannungen
(τ 21 ) die einzeln oder gemeinsam wirken können.
Festigkeitskriterien
Die Festigkeiten allein wirkender σ 1 , σ 2 und τ 21 Spannungen können für
unterschiedliche Einzelschichten experimentell ermittelt werden. Bei mehrachsigen
Spannungszuständen führt die Interaktion mehrerer Beanspruchungen
zum Versagen. Hier greift man (wie bei isotropen Werkstoffen) auf
Versagenshypothesen zurück, die das Versagen der Einzelschicht durch einen
mathematischen Zusammenhang zwischen den gemeinsam wirkenden
Beanspruchungen beschreiben.
Als Bruchkörper visualisiert ist der Festigkeitskörper einer Faserverbund-UD-
ES näherungsweise ein langer, dünner Zylinder. Faserbruch (FB) und Zwischenfaserbruch
(ZFB) müssen getrennt untersucht werden. Die Zylindermantelfläche
steht für die Versagensgrenze gemeinsam wirkender σ 2 und τ 21 -Spannungen,
welche den ZFB verursachen. Die mehr oder weniger kreisrunden Zylinderenden
stellen die Grenzfläche für den Faserbruch dar, der aufgrund von
Normalspannungen in Faserrichtung (σ 1 -Spannung) auftritt.
Qualitative Darstellung eines ES-Bruchkörpers und eines Fließkörpers duktiler
Werkstoffe, [MIC °94]
Inter-fibre fracture (IFF)
An inter-fibre fracture is the failure of a ply, whereby the fracture face runs
through the matrix in the direction of the fibres over the whole ply, or along the
interface between the fibres and the matrix. Inter-fibre fracture is caused by
tensile stresses acting transversely to the fibres (σ 2 stress) or by shear
stresses (τ 21 ) that can act singly or in combination.
Zwischenfaserbruch (ZFB) durch Zug oder/und Schub, [MIC °94] Inter-fibre fracture (IFF) caused by tension and / or shear [MIC 94]
FBz / FFt
ZFBz / IFFt
ZFB / IFF
Strength criteria
The strengths of various plies against σ 1 , σ 2 , and τ 21 stresses acting singly
can be determined in experiments. In the case of multiaxial stress states, the
interaction between several applied stresses leads to failure. Just like the
procedure for isotropic materials, we have recourse here to failure hypotheses
that describe the failure of a ply in the form of a mathematical relationship
between the stress effects.
The fracture body in our example represents a unidirectional fibre composite
ply and is approximately a long, thin cylinder. Fibre fracture (FF) and inter-fibre
fracture (IFF) must be investigated separately. The outer cylinder surface
marks the failure zone between combined σ 2 and τ 21 stresses causing the IFF.
The more or less circular cylinder ends are the limiting surfaces for the fibre
fracture caused by normal stresses acting along the fibres (σ 1 stress).
FBd / FFc
anisotrop / anisotropic
inhomogen / inhomogeneous
ZFBs / IFFs
isotrop / isotropic
homogen / homogeneous
Qualitative depiction of a ply fracture body and a flowing body of ductile
materials [MIC 94]
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