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Simulation der Rissausbreitung und Rissakustik von hybriden Materialkombinationen am Beispiel von Stahl und CFK (de)
* Presenting author
Abstract:
Hybridwerkstoffe, auch als Multimaterialkombinationen bezeichnet, finden heutzutage aufgrund ihrer guten Eigenschaften Einsatz in einer Vielzahl an technischen Anwendungen. Dabei sind die Materialkombinationen, z.B. Stahl und CFK, genauso vielfältig wie die Verbindungstechniken, z.B. Kleben oder Bolzen. Ein Ziel ist die akustische Detektion von Fehlern auf Basis von KI-Algorithmen bei der Herstellung oder bei Materialprüfungen. Die Trainingsdaten für die KI-Algorithmen sollen über Simulationen angereichert werden.Die Vorhersage des mechanischen Verhaltens von solchen Hybridwerkstoffe ist komplex und erfordert eine Modellierung, die sich von der Modellierung isotroper Materialien stark unterscheidet. Die Eigenschaften der Hybridwerkstoffe hängen stark von der Fügetechnik und den Prozessparametern ab. Häufig müssen bei der Entwicklung neuer Hybridstrukturen zeit- und ressourcenintensive “Trial-and-Error“-Versuche durchgeführt werden. Mit Hilfe eines digitalen Zwillings für Hybride wird eine ressourcenoptimierte und robuste Entwicklung von Hybridstrukturen auf Basis individualisierter Fügeverbindungen möglich.Ein wesentlicher Bestandteil des Digitalen Zwillings ist hierbei die akkurate Simulation der Rissausbildung und der damit einhergehenden Riss-Akustik im Versagensfall. Die verschiedenen Versagensmechanismen, z.B. Aufspalten, Lochleibung oder Ausreißen, werden über Multiskalen-Simulationen abgebildet und analysiert. Sensitivitätsanalysen liefern dabei wichtige Erkenntnisse über die Charakteristika und Einflussgrößen auf Lebensdauer und Riss-Akustik von Hybridwerkstoffen. Die Analyse der Schallemissionsdaten liefert zudem weitere Erkenntnisse zur Überwachung und frühzeitigen Schadenserkennung von Hybridwerkstoffen im realen Betrieb.