Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Experimental‐numerical test strategy for evaluation of curing simulation of complex‐shaped composite structures

Numerical analyses of manufacturing processes become more and more essential, in particular for thick‐walled and complex‐shaped components made of fibre‐reinforced thermosets. One of the main problems is the heat accumulation within those laminates caused by the exothermal reaction while curing the thermoset resin. To enable a precise and efficient prediction of the occurring temperatures within the laminate especially for industrial applications, a reliable and time‐saving numerical analysis of curing processes is desirable.

Therefore, a novel experimental‐numerical test strategy for a precise prediction of the curing process is presented including both the analytical and experimental determination of numerous thermal and thermo‐chemical material parameters and models for carbon fibre reinforced thermosets. Numerical validation steps are presented in order to evaluate reliability of experimentally determined material parameters and models. Additionally, the developed finite element model was adopted for the curing simulation of a large complex‐shaped turbine fan blade with a thick‐walled root section. Highlight of this work is the extensive experimental validation of the numerical analysed curing process.

Aufgrund immer kürzerer Entwicklungszeiten und der hohen Qualitätsanforderungen an Faserverbundstrukturen nimmt der Bedarf für numerische Analysen der Fertigungsprozesse insbesondere für dickwandige und komplex geformte Bauteile aus faserverstärkten Duroplasten stetig zu. Eines der Hauptprobleme bei der Herstellung ist der Wärmestau innerhalb dieser Laminate, welcher durch die exotherme Aushärtungsreaktion der duromeren Harzsysteme verursacht wird. Um eine präzise und effiziente Vorhersage der auftretenden Temperaturen im Laminat insbesondere für industrielle Anwendungen zu ermöglichen, ist eine zuverlässige und zeitsparende numerische Analyse der Aushärtungsprozesse wünschenswert.

Daher wird eine experimentell‐numerische Teststrategie für eine genaue Vorhersage des Aushärtungsprozesses vorgestellt, die die analytische und experimentelle Bestimmung zahlreicher thermischer und thermochemischer Materialparameter und ‐modelle für kohlenstofffaserverstärkte Duroplaste einschließt. Numerische Validierungsschritte werden vorgestellt, um die Zuverlässigkeit der experimentell ermittelten Materialparameter und ‐modelle zu bewerten. Zusätzlich erfolgte die Anwendung des entwickelten Finite‐Elemente‐Modells auf eine große komplex geformte Fanschaufel mit einem dickwandigen Fußabschnitt. In dieser Arbeit besonders hervorzuheben sind die umfassenden experimentellen Validierungen der numerischen Analysen des Aushärtungsprozesses.

Autoren:   M. Gude, R. Schirner, M. Müller, N. Weckend, M. Andrich, A. Langkamp
Journal:   Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Jahrgang:   2016
Seiten:   n/a
DOI:   10.1002/mawe.201600632
Erscheinungsdatum:   17.11.2016
Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • analysis
Mehr über Wiley
Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.