Im Institut für Kunststoffe und Verbundwerkstoffe werden im Rahmen des DFG-Projekts PAK 267, Projekt SCHU 926/16-2 „Einfluss von Defekten auf das Werkstoff- und Strukturverhalten von faserverstärkten Kunststoffen und Leichtbaustrukturen“ (Kurzform: Effects of Defects), Untersuchungen zum Einfluss von fertigungsbedingten (Poren) und betriebsbedingten Defekten (Impacts) auf das Degradationsverhalten bei Ermüdungsbelastung durchgeführt. In der z. Zt. laufenden zweiten Projektphase werden die prinzipiellen Ergebnisse der ersten Projektphase systematisch quantifiziert, also defektfrei und porenbehaftete Probekörper bezüglich ihrer Eigenschaften und Degradation bei Ermüdungsbelastung verglichen. Parallel werden durch Impact geschädigte Probekörper untersucht. Dabei zeigte sich, dass ab einer bestimmten eingebrachten Impactenergie eine erhebliche Reduzierung der Lebensdauer eintritt. Um eine Übertragung der Ergebnisse vom Coupon auf ein Bauteil zu ermöglichen, ist eine Erweiterung der experimentellen und theoretischen Untersuchungen auf die strukturmechanische Ebene geplant. Dazu werden Ermüdungsversuche an einer einfach gekrümmten Schale mit Versteifungsrippen (Abbildung 1) in einer mehraxialen Prüfanlage (Hexapod) durchgeführt.

Abbildung 1: Demonstratorbauteil (Schalenstruktur mit Stringern) - wird im Hexapod zyklisch belastet

Wie bereits beschrieben soll zur Validierung der theoretischen Überlegungen das in Abbildung 1 schematisch dargestellte Demonstratorbauteil, eine einfach gekrümmte Schale mit Versteifungsrippen (1 m x 1,5 m), in der mehraxialen Prüfanlage Hexapod (Abbildung 2) zyklisch unter einer Zug/Druck und der Krümmung des Demonstratorbauteils angepassten SchuHbbelastung getestet werden. An der reinen Zug-Schub-Anlage, (HO 2122/16-1) der TU-Braunschweig werden parallel Tests mit linearem Schub durchgeführt. Insgesamt werden sechs Demonstratorbauteile getestet, wobei jeweils eins mit betriebsbedingten Defekten (Impacts), jeweils eins mit herstellungsbedingten Defekten (Poren) und jeweils ein defektfreies Bauteil in Hamburg und Braunschweig eingesetzt werden. An der TUHH werden die Demonstratorbauteile unter zyklischer Zug – und Schubbelastung im Hexapod beansprucht. Hierbei wird die Schubbelastung in Umfangsrichtung der Schalenstruktur eingeleitet. Dies wird durch das innovative Prüfstands Konzept des Hexapods, der eine Drehbewegung der oberen, beweglichen Plattform zulässt, ermöglicht. 

Abbildung 2: Links: CAD-Darstellung des Hexapod, Rechts: CAD-Darstellung des Demonstratorbauteils