Zusammenfassung
Dieses Kapitel beschreibt grundlegende Aspekte und Methoden zur Modellierung und Simulation textiler Verstärkungsstrukturen und Faserkunststoffverbunde (FKV). Auf Grund der anisotropen Werkstoffeigenschaften ist die Simulation des Deformationsverhaltens der textilen Verstärkungsstrukturen sehr komplex. Unterschiedliche Ansätze werden vorgestellt und Simulationsmöglichkeiten auf der Basis kinematischer Modelle ausführlich diskutiert. Der Schwerpunkt dieser Ausführungen zielt auf die Unterstützung der Konstrukteure bei der Preformauslegung für komplexe FKV-Bauteile. Um den Verbundwerkstoff entsprechend der Belastung des Bauteils mittels Finite Element Modellen (FEM) richtig zu konfigurieren, sind derzeit umfangreiche experimentelle Untersuchungen zur Quantifizierung der Verbundeigenschaften erforderlich. Der Beitrag widmet sich deshalb darüber hinaus Modellierungs- und Simulationsverfahren auf Basis mehrskaliger Betrachtungsweisen zur Ermittlung mechanischer Materialkennwerte.
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Preview
Unable to display preview. Download preview PDF.
Literaturverzeichnis
www.tu-dresden.de/mw/ilk/sfb639 (22.03.2011)
DRECHSLER, K.: Textiltechnik und Fahrzeugbau. http://www.uni-stuttgart.de/wechselwirkungen/ww2004/K.20Drechsler.pdf (21.02.2011)
DRECHSLER, K: Latest developments in stitching and braiding technologies for textile preforming. In: Proceedings.60. International SAMPE. Los Angeles, USA, 2004
HUFENBACH, W.: Funktionsintegrativer Leichtbau im globalen Spannungsfeld - Vorwort. In: Proceddings. 10. Dresdner Leichtbausymposium. Dresden, Deutschland, 2006
STAUBER, R.: Kunststoffe und Verbundwerkstoffe - Anwendungen und Trends. In: Proceedings. Symposium Polymere im Automobilbau, Bayer Innovativ. München, Deutschland, 2006
STAUBER, R.: Verbundwerkstoffe im Automobilbau - Anforderungen und Trends. In: Proceedings 2. Aachen-Dresden International Textile Conference. Dresden, Deutschland, 2008
CHERIF, Ch.: Textilbasierte Leichtbaustrukturen für den Fahrzeug- und Maschinenbau. In: Proceedings. 11. Dresdner Leichtbausymposium ”Materialeffizienz durch Systemleichtbau - den Fortschritt nachhaltig gestalten”. Dresden, Deutschland, 2006
CHERIF, Ch. ; DIESTEL, O: Hochdrapierbare Mehrlagengestricke für Schutzhelme (AiFProjekt-Nr. 15153 BR) / Technische Universität Dresden, Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik der Technische Universität Dresden. Dresden, 2009. -- Abschlussbericht
MITSCHANG, P.: Kontinuierlich faserverstärkte Thermoplaste -- NeueWerkstoff- und Prozessoptionen. In: Proceedings. 10. Europäische Automobil-Konferenz Vision Kunststoff-Automobil 2015. Bad Nauheim, Deutschland, 2006
FISCHER, P.: Ermittlung mechanischer Kenngrößen textiler Flächen zur Modelierung des Fallverhaltens unter Berücksichtigung konstruktiver, faserstoffbedingter und technologische Abbhängigkeiten. Dresden, Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen, Diss., 1997
SCHENK, A.: Berechnung des Faltenwurfs textiler Flächengebilde. Dresden, Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen, Diss., 1996
KRZYWINSKI, S.: Verbindung von Design und Konstruktion in der textilen Konfektion unter Anwendung von CAE. Dresden : TUDpress (Dresdner Forschungen, Maschinenwesen Bd. 19), Habilitation, 2005
KRZYWINSKI, S. ; SCHENK, A. ; HAASE, E.: Berücksichtigung der Materialeigenschaften textiler Mehrschichtstrukturen und Nähte in der Simulation und virtuellen Passformkontrolle von Bekleidungstextilien (DFG RO 1303/13-2) / Technische Universität Dresden, Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik. Dresden, 2010. -- Abschlussbericht
REUMANN, R.-D.: Prüfverfahren in der Textil- und Bekleidungstechnik. Berlin, Heidelberg, New York : Springer Verlag, 2000
http://www.zwick.de (03.02.2010)
KAWABATA, S. ; NIVA, M. ; KAWAI, H.: 3-the finite deformation theory of plain-weave fabrics Part I: the biaxial deformation theory. In: The Journal of the Textile Institute 64 (1973), S. 21–46
REICHARDT, C. H. ; WOO, H. K. ; MONTGOMERY, D. J.: A Two-Dimensional Load-Extension Tester for Woven Fabrics. In: Textile Research Journal 23 (1953), Nr. 6, S. 424
BALLHAUSE, D.: Diskrete Modellierung des Verformungs-und Versagensverhaltens von Gewebemembranen. Stuttgart, Universität Stuttgart, Institut für Statik und Dynamik der Luftund Raumfahrtkonstruktionen, Diss., 2007
BÖGNER, H.: Vorgespannte Konstruktionen aus beschichteten Geweben und die Rolle des Schubverhaltens bei der Bildung von zweifach gekrümmten Flächen aus ebenen Streifen, Universit ät Stuttgart, Institut für Werkstoffe im Bauwesen, Diss., 2004
MINAMI, H.: A Multi-Step Linear Approximation Method for Nonlinear Analysis of Stress and Deformation of Coated Plain-Weave Fabric. In: Journal of Textile Engineering 52 (2006), Nr. 5, S. 189–195
BIGAUD, D. ; SZOSTKIEWICZ, C. ; HAMELIN, P.: Tearing analysis for textile reinforced soft composites under mono-axial and bi-axial tensile stresses. In: Composite Structures 62 (2003), Nr. 2, S. 129–137
SEIF, M.: Bereitstellung von Materialkennwerten für die Simulation von Bekleidungsprodukten. Dresden, Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen, Diss., 2007
EISCHEN, J. W. ; CLAPP, T. G. ; PENG, H ; GHOSH, T. K.: Indirect Measurement of the Moment-Curvature Relationship for Fabrics. In: Textile Research Journal 60 (1990), Nr. 9, S. 525–533
HÖRSTING, K.: Rationalisierung der Fertigung langfaserverstärkter Verbundwerkstoffe durch den Einsatz multiaxialer Gelege. Aachen, RWTH Aachen, Fakultät Maschinenwesen, Diss., 1994
KÖRWIEN, T.: Konfektionstechnisches Verfahren zur Herstellung von endkonturnahen textilen Vorformlingen zur Versteifung von Schalensegmenten. Bremen, Universität Bremen, Diss., 2003
ORAWATTANASRIKUL, S.: Experimentelle Analyse der Scherdeformation biaxial verstärkter Mehrlagengestricke. Dresden, Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen, Diss., 2006
HARRISON, P. ; CLIFFORD, M. J. ; LONG, A. C.: Shear characterisation of viscous woven textile composites: a comparison between picture frame and bias extension experiments. In: Composites Science and Technology 64 (2004), Nr. 10–11, S. 1453–1465
LAUNAY, J. ; HIVET, G. ; DUONG, A. V. ; BOISSE, P.: Experimental analysis of the influence of tensions on in plane shear behaviour of woven composite reinforcements. In: Composites Science and Technology 68 (2008), S. 506–515
http:// www.naiss.de (22.10.2006)
BOISSE, P. ; GASSER, A. ; HIVET, G.: Analyses of fabric tensile behaviour: determination of the biaxial tension-strain surfaces and their use in forming simulations. In: Composites : Part A 32 (2001), S. 1395–1414
CAO, J. ; AKKERMAN, R. ; BOISSE, P. ; CHEN, J. ; CHENG, H. S. ; DE GRAAF, E. F. ; GORCZYCA, J. L. ; HARRISON, P. ; HIVET, G. ; LAUNAY, J. ; LEE, W. ; LIU, L. ; LOMOV, S. V. ; LONS, A. ; DE LUYCKER, E. ; MORESTIN, F. ; PADVOISKIS, J. ; PENG, X. Q. ; SHERWOOD, J. ; STOILOVA, Tz. ; TAO, X. M. ; VERPOEST, I. ; WILLEMS, A. ; WIGGERS, J. ; YU, T. X. ; ZHU, B.: Characterization of mechanical behavior of woven fabrix: Experimental methods and benchmark results. In: Composites: Part A 39 (2008), S. 1037–1053
LOMOV, S. V. ; VERPOEST, I.: Model of shear of woven fabric and parametric description of shear resistance of glass woven reinforcements. In: Composites Science and Technology 66 (2006), Nr. 7–8, S. 919–933
MORNER, B. ; EEG-OLOFSSON, Z.: Measurement of shearing properties of fabric. In: Textile Research Journal 27 (1957), S. 611
POTLURI, P. ; CIUREZU, D.A. P. ; RAMGULAM, R.B.: Measurement of meso-scale shear deformations for modelling textile composites. In: Composites Part A 37 (2006), S. 303–314. DOI 10.1016/j.compositesa.2005.03.032
ZHU, B. ; YU, TX ; TAO, XM: An experimental study of in-plane large shear deformation of woven fabric composite. In: Composites Science and Technology 67 (2007), Nr. 2, S. 252–261
STUMPF, H.: Study on the manufacture of thermoplastic composites from new textile preforms. Hamburg, TU-Hamburg-Harburg, Diss., 1998
LEBRUN, G. ; BUREAU, M. N. ; DENAULT, J.: Evaluation of bias-extension and picture-frame test methods for the measurement of intraply shear properties of PP/glass commingled fabrics. In: Composite structures 61 (2003), Nr. 4, S. 341–352
CHERIF, Ch.: Drapierbarkeitssimulation von Verstärkungstextilien für den Einsatz in Faserverbundwerkstoffen mit der Finite-Element-Methode. Aachen : Shaker Verlag, 1999
PENG, X. J. ; CAO, J. ; CHEN, P. ; XUE, P. ; LUSSIER, D. S. ; LIU, L: Experimental and numerical analysis on nomalization of picture frame tests for composite materials. In: Composites Science and Technology 64 (2004), S. 11–21
HANCOCK, S. G. ; POTTER, K. D.: Inverse drape modelling-an investigation of the set of shapes that can be formed from continuous aligned woven fibre reinforcements. In: Composites: Part A 36 (2005), S. 947–953
BOGDANOVICH, A.: Three-dimensional continuum micro-, meso- and macromechanics of textile composites. In: Proceedings. TEXCOMP-8. Nottingham, England, 2006
ERMANNI, P. ; ENDRUWEIT, A.: Textile Halbzeuge. In: ERMANI, P. (Hrsg.): Composites Technlogien. Zürich : Eidengenössische Technische Hochschule Zürich, 2007, S. 1–45
http://www.nottingham.ac.uk/ emxmns/texgen.htm (14.01.2008)
http://www.mtm.kuleuven.be/Research/C2/poly/software.html (14.01.2008)
LOMOV, S. V. et al.: Mathematical modelling of internal geometry and deformability of woven preforms. In: Int. J. of Forming Processes 61 (2003), Nr. 3/4, S. 413–442
KOISSIN, V. E. ; IVANOV, D. S. ; LOMOV, S. V. ; VERPOEST, I.: Fibre distributions inside yarns of textile composite: geometrical and FE modelling. In: Proceedings. TEXCOMP-8. Nottingham, England, 2006
CROOKSTON, J. J. ; KARI, S. ;WARRIOR, N. A. ; JONES, I. A. ; LONG, A. C.: 3D textile composite mechanical properties prediction using automated FEA of the unit cell. In: Proceedings. 16th Int. Conf. on Composite Materials (ICCM-16). Kyoto, Japan, 2007
LOMOV, S. V. ; TRUEVTZEV, A. V. ; CASSIDY, C.: A predictive model for the fabric-to-yarn bending stiffness ratio of a plain-woven set fabric. In: Textile Research J. 70 (2000), Nr. 12, S. 1088–1096
WEE¨E N, F. van d.: Algorithms for Draping Fabrics on Doubly-Curved Surfaces. In: International Journal for Numerical Methods in Engineering 31 (1991), S. 1415–1426
HAASEMANN, G.: Effektive mechanische Eigenschaften von Verbundwerkstoffen mit Biaxialgestrickverst ärkung. Dresden : TUDpress, Diss., 2008
http://www.vistagy.com (22.02.2011)
http://www.lectra.com (22.02.2011)
http.//www.esi-group.com (22.02.2011)
http.//www.3ds.com (22.02.2011)
http://www.ansys.com (22.02.2011)
http.//www.mscsoftware.com (22.02.2011)
GIRDAUSKAITE, L.: Lokale Strukturfixierung im Preformherstellungsprozess für komplex gekr ümmte Faserkunststoffverbundbauteile. Dresden, Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen, Diss., 2011
http.//www.solidworks.com (22.02.2011)
BYUN, J. H. ; CHOU, T. W.: Modelling and characterization of textile structural composites: A review. In: The Journal of Strain Analysis for Engineering Design 24 (1989), Nr. 4, S. 253–262
WHITNEY, T. J. ; CHOU, T.-W.: Modeling of 3-D Angle-Interlock Textile Structural Composites. In: Journal of Composite Materials 23 (1989), Nr. 9, S. 890–911
PASTORE, C. M. ; CAI, Y. J.: Applications of computer aided geometric modelling for textile structural composites. In: WILDE, W. P. D. (Hrsg.) ; BLAIN, W. R (Hrsg.): Composite Materials Design and Analysis. Berlin : Springer Verlag, 1990, S. 127–142
LOMOV, S. V. ; IVANOV, D. S. ; VERPOEST, I. ; ZAKO, M. ; KURASHIKI, T. ; NAKAI, H. ; HIROSAWA, S.: Meso-FE modelling of textile composites: Road map, data flow and algorithms. In: Composites Science and Technology 67 (2007), Nr. 9, S. 1870–1891
GIRDAUSKAITE, L. ; KRZYWINSKI, S. ; RÖDEL, H. ; BÖHME, R. ; JANSEN, I.: Trockene Prefroms für komplexe Faserverbundkunststoffbauteile. In: Technische Textilien 52 (2009), Nr. 6, S. 280–281
GIRDAUSKAITE, L. ; KRZYWINSKI, S. ; RÖDEL, H. ; WILDASIN-WERNER, A. ; BÖHME, R. ; JANSEN, I.: Local Structure Fixation in the Composite Manufacturing Chain. In: Applied Composite Materials 17 (2010), Nr. 6, S. 597–608
BÖHME, R. ; GIRDAUSKAITE, L. ; JANSEN, I. ; KRZYWINSKI, S. ; RÖDEL, H.: Reproduzierbare Preformfertigung für textilverstärkte Kunststoffe. In: Lightweightdesign (2009), Nr. 5
Schutzrecht DE102007032904 (27. November 2008).
CARTER, W. C. ; COX, B. N. ; FLECK, N. A.: A binary model of textile composites - I. Formulation. In: Acta Metallurgica et Materialia 42 (1994), Nr. 10, S. 3463–3479. DOI 10.1016/0956–7151(94)90479–0
XU, J. ; COX, B. N. ; MCGLOCKTON, M. A. ; CARTER, W.C.: A binary model of textile composites--II. The elastic regime. In: Acta Metallurgica et Materialia 43 (1995), Nr. 9, S. 3511–3524
MCGLOCKTON, M. A. ; COX, B. N. ; MCMEEKING, R. M.: A Binary Model of textile composites: III. High failure strain and work of fracture in 3D weaves. In: J. Mech. Phys. Solids. 51 (2003), Nr. 8, S. 1573–1600
HAASEMANN, G.: An application of the Binary Model to dynamic finite element analysis. In: Proc. Appl. Math. Mech. 3 (2003), Nr. 1, S. 176–177
HAASEMANN, G. ; ULBRICHT, V. ; BRUMMUND, J.: Modelling the mechanical properties of biaxial weft-knitted fabric reinforced composites. In: Proc. Appl. Math. Mech. 4 (2004), Nr. 1, S. 193–194
COOK, R. D. ; MALKUS, D. S. ; PLESHA, M. E.: Concepts and applications of finite element analysis. 3. Auflage. New York, USA : John Wiley Sons, 1989
ALTENBACH, H. ; ALTENBACH, J. ; RIKARDS, R.: Einführung in die Mechanik der Laminatund Sandwichtragwerke. Stuttgart : Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1996
TUTTLE, M. E. ; BRINSON, H. F.: Resistance-foil strain-gage technology as applied to composite materials. In: Experimental Mechanics 24 (1984), Nr. 1, S. 54–65
SKUDRA, A. M. ; BULAVS, F. J. ; ROCENS, K. A.: Kriechen und Zeitstandverhalten verstärkter Plaste. Leipzig : VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1975
WELZ, M. ; GÄDKE, M.: Versuche zur Bestimmung des Schubmoduls glasfasermattenverst ärkter Kunststoffe (FD-30) / DLR Braunschweig. Braunschweig, 1971. -- Abteilungsbericht
HILL, R.: On constitutive macro-variables for heterogeneous solids at finite strain. In: Proc. R. Soc. Lond. A 326 (1972), Nr. 1565, S. 131–147
HOLLISTER, S. J. ; KIKUCHI, N.: A comparison of homogenization and standard mechanics analyses for periodic porous composites. In: Computational Mechanics 10 (1992), Nr. 2, S. 73–95
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Editor information
Editors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 2011 Springer-Verlag Berlin Heidelberg
About this chapter
Cite this chapter
Girdauskaite, L., Haasemann, G., Krzywinski, S. (2011). Modellierung und Simulation. In: Cherif, C. (eds) Textile Werkstoffe für den Leichtbau. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-17992-1_15
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-17992-1_15
Published:
Publisher Name: Springer, Berlin, Heidelberg
Print ISBN: 978-3-642-17991-4
Online ISBN: 978-3-642-17992-1
eBook Packages: Computer Science and Engineering (German Language)