Untersuchungen des Schadensverhaltens dreidimensional verstärkter Faserverbundwerkstoffe im Rasterlektronenmikroskop

Durch die Anwendung textiler Vorformlinge, wie dreidimensionaler Gewebe oder Geflechte, besteht die Möglichkeit, sowohl die Fertigungskosten von FVW‐Strukturen zu senken, als auch deren Schadenstoleranz zu verbessern. Eine wichtige Voraussetzung für einen Einsatz ist jedoch, daß ein grundsätzliches Verständnis des Schadensverhaltens vorliegt, da im Vergleich zu zweidimensionalen Geweben oder Gelegen völlig andere Versagensmechanismen zum Tragen kommen. Im folgenden werden die Ergebnisse eines Versuchsprogrammes zusammengefaßt, in dem FVW‐Proben mit GeWebe‐ und Geflechtverstärkung in der Belastungsvorrichtung eines Rasterelektronen mikroskops auf Dreipunktbiegung belastet wurden. Hierdurch ist es möglich, schon kleinste Schäden (Faserbruch, Matrixversagen, Grenzflächenversagen, Rißfortschritt), die noch zu keiner Unstetigkeit im Spannungs‐Dehnungsdiagramm führen, direkt während des Versuches zu erkennen und Schadensmechanismen zu analysieren. Die Versuche wurden mit gekerbten und ungekerbten Proben sowohl statisch als auch dynamisch durchgeführt. Es zeigte sich, daß die 3D‐Verstärkung, insbesondere bei Verwendung dreidimensionaler Gewebe, im Vergleich zu herkömmlichen Laminaten zu einer signifikanten Verbesserung der Schadenstoleranz führt. Dies wurde bei den ungekerbten Proben in einer Erhöhung des Lastniveaus im Biegeversuch und bei den gekerbten Proben in einer drastischen Reduzierung des Rißwachstums deutlich.