Makroskopische Eigenspannungen in einem selektiv langfaserverstärkten Aluminiumbauteil

An selektiv langfaserverstärkten Aluminiumproben, mit unterschiedlichen Faservolumenanteilen, wurde die makroskopische Eigenspannung zwischen dem verstärkten und dem unverstärkten Bereich mit Hilfe der Bohrlochmethode experimentell gemessen und mit der Finite‐Elemente‐Methode (FEM) numerisch simuliert. Beide Methoden weisen deutlich darauf hin, dass in den Proben sehr ungleichmäßig verteilte makroskopische Eigenspannungen im Grenzbereich zwischen dem verstärkten und dem unverstärkten Teil existieren. Die ermittelten Ergebnisse zur Eigenspannung stimmen mit beiden Methoden gut überein. An den meisten Stellen im untersuchten Bereich nehmen die makroskopischen Eigenspannungen keine schädlichen Ausmaße an. Jedoch findet sich sowohl im unverstärkten Bereich, parallel zu der Grenzfläche, als auch im verstärkten, quer zur Faserrichtung, ein Unterbereich mit hoher Zugeigenspannung. Diese hohen Eigenspannungszustände müssen bei der Konstruktion, Produktion und Weiterverarbeitung entsprechend berücksichtigt werden. Der Einfluss des Faservolumenanteils auf die makroskopische Eigenspannung im verstärkten Bereich, wurde durch einen Datenvergleich analysiert. Es ergibt sich, dass der Faservolumenanteil die grundsätzliche Eigenspannungsverteilung kaum beeinflusst, jedoch steigen die Eigenspannungsgrößen mit zunehmendem Faservolumenanteil in der Probe an.