Berechnung kurzfaserverstärkter Kunststoffe

Kurz- und langfaserverstärkte Kunststoffe werden von vielen Industriezweigen immer häufiger eingesetzt. Die Abhängigkeit der lokalen Eigenschaften vom Herstellungsprozess erfordert neue Materialmodelle, die in der Lage sind, komplexe Lastabtragungs- und Versagensmechanismen in der Simulation zu erfassen. Ebenso werden neue Methoden zur Modellbildung und zur Schließung der Simulationsprozesskette für diese Werkstoffe benötigt.

Kurzfaserverstärkte Kunststoffbauteile werden üblicherweise mit einem Injektions- oder Pressverfahren hergestellt. Dabei werden Kohle- oder Glasfasern mit einer Länge von ca. 0.1 mm – 1.0 mm zusammen mit einem entsprechenden Harz in die gewünschte Form gebracht. Prozessbedingt führt dies zu starken lokalen Anisotropien im Bauteil, die es in der Simulation zu erfassen gilt.

In diesem Kurs werden die in LS-DYNA vorhandenen Materialmodelle vorgestellt. Um die Simulationsprozesskette für diese Wertstoffklasse vollständig zu schließen, werden außerdem Möglichkeiten aufgezeigt, mit denen Simulationsergebnisse anderer Softwarepakete zusammengefasst und in der Strukturanalyse mit LS-DYNA berücksichtigt werden können.

In diesem Kontext wird das Mappingtool ENVYO® vorgestellt und auf die speziellen Homogenisierungsstrategien und Eingabeparameter in Theorie und Praxis eingegangen.

Inhalte

• Einführung in Composite-Materialien

• Erläuterung des Anisotropiebegriffs und Richtungsdefinitionen

• Materialmodellierung

  • Vorstellung und Diskussion der in LS-DYNA vorhandenen Materialmodelle für kurzfaserverstärkte Kunststoffe

  • Versagenskriterien von Tsai-Hill, Tsai-Wu, *MAT_GENERALIZED_DAMAGE

• Bewertung von Ergebnissen der Herstellsimulation, insbes. Spritzgießen

• Homogenisierungsstrategien

  • Mori-Tanaka, Selbstkonsistenzmethode