Öffentliche Verteidigung der Doktorarbeit am ETSi

Datum: Mittwoch, 5. Juli 2023.

Uhrzeit: 17:00 Uhr

Ort: Saal Professor Juan Larrañeta, Technische Hochschule für Ingenieurwissenschaften der Universität Sevilla.

Der Doktorand Serafín Sánchez Carmona wird seine Doktorarbeit mit dem Titel „Schadens- und Ausfallmechanismen unter Ermüdung in Langfaserverbundwerkstoffen mit ultradünnen Lagen“ öffentlich verteidigen, die von den Professoren Elena Correa Montoto und Alberto Barroso Caro und von Federico París Carballo , von der Abteilung für Kontinuierliche Medienmechanik und Strukturtheorie der Technischen Hochschule für Ingenieurwissenschaften der Universität Sevilla

Die Untersuchung des Ermüdungsverhaltens von Verbundwerkstoffen ist im wissenschaftlichen Bereich von großem Interesse, da die Belastungen, denen eine Struktur im Betrieb ausgesetzt ist, nicht statisch sind. In den letzten Jahren hat das Auftreten ultradünner Schichten mit einer Dicke von bis zu 15–20 µm besondere Bedeutung erlangt, nachdem eine physikalisch fundierte Erklärung für die Existenz des „Skaleneffekts“ in Verbundwerkstoffen gefunden wurde.

Diese Arbeit stellt eine detaillierte experimentelle und numerische Untersuchung des Auftretens von Schäden in Kreuzlagenlaminaten aus langen Kohlenstofffasern und Epoxidharz unter zyklischer Zug-Zug-Belastung dar, wobei die Dicke der Schicht um 90° (von 30 bis 150) variiert wird g/m2), um zu analysieren, ob ein Ermüdungsskaleneffekt vorliegt.

Die umfangreichen experimentellen Arbeiten bestanden zunächst in der Charakterisierung der mechanischen und thermischen Eigenschaften der verschiedenen verwendeten Prepregs sowie in der Analyse der Auswirkungen verschiedener Herstellungs- und Testbedingungen auf die Ermüdungslebensdauer von 90°-unidirektionalen Laminaten, die mit hergestellt wurden konventionelles und ultradünnes Material; und zweitens in einer umfassenden mikroskopischen Beobachtung des Auftretens von Schäden in den verschiedenen Ermüdungs-Querlagenlaminaten, wobei die Dicke der 90°-Schicht von ultradünner Dicke (30 g/m2) bis zu herkömmlicher Dicke (mehr als 120 g) variiert wurde /m2).

Das Auftreten eines unkonventionellen Versagensmechanismus, insbesondere der Ablösung in Längsrichtung bei der aufgebrachten Last, hat zu einer detaillierten numerischen Analyse des bekannten „Kanteneffekts“ beim Umgang mit ultradünnen Dicken geführt und das Auftreten eines biaxialen Belastungszustands hervorgehoben am Rand der Proben, auch wenn nur Restaushärtungsspannungen vorhanden sind. Die Ergebnisse dieser numerischen Studie wurden mit der 3D-Computertomographie bestätigt.

All dies hat zur Bestätigung des Vorhandenseins eines „Skaleneffekts“ bei der Ermüdung geführt, nachdem beobachtet wurde, dass sich die verschiedenen Versagensmechanismen bei der Verwendung ultradünner Platten im Vergleich zu denen, die in Verbundmateriallaminaten mit Platten hergestellt werden, verzögert auftreten herkömmlicher Dicke.