TU Dresden RWTH Leibniz Institut

Seedfund-Projekt C05 + B03

Numerische Modellierung und experimentelle Validierung des Faserauszugverhaltens bei Carbonbeton

Das Verhalten von carbonfaserbewehrtem Beton (carbon-fiber reinforced concrete, CFRC) hängt stark von der Morphologie und den physikochemischen Eigenschaften der Interphase zwischen Faser und Matrix ab. Um die Bruchzähigkeit des gesamten Verbunds zu verbessern, werden Inspirationen aus der Natur übernommen, wie die Schichtstruktur von Perlmutt oder der Filamente des Glasschwammes (TP B03). Der Aufbau sowie die Struktur solcher bioinspirierten Schichtstrukturen soll mittels konventionellen bauingenieurtechnischen Materialien nachgebildet werden und als Interphase zwischen Faser und Matrix zu vorteilhaften mechanischen Eigenschaften des CFRC führen. Das Versagensverhalten von Einzelfaserverbundmodellen wird als Funktion verschiedener Schnittstelleneigenschaften mit dem Einzelfaserauszugversuch (single fiber pull-out (SFPO) test) untersucht. Eine präzise Erfassung der Faser-Matrix-Interaktion in der Finite-Elemente-Methode ist entscheidend für die genaue Modellierung von CFRC. In diesem Seedfund-Projekt wird die Simulation des SFPO mit einer Membranmode-erweiterten Kohäsivzonenelement-Formulierung (membrane mode enhanced cohesive zone element, MMECZE) realisiert. Diese Elemente berücksichtigen Schädigung durch Membranmoden zusätzlich zu einer klassischen Traktions-Separations-Formulierung und ermöglichen daher eine verbesserte Darstellung des Faser-Matrix-Interface-Verhaltens.

Zu TP C05.

Team

Stefan Löhnert
Teilprojektleiter
Stefan Löhnert
Prof. Dr.-Ing.
Technische Universität Dresden
Institut für Mechanik und Flächentragwerke (IMF)
01062 Dresden
Christina Scheffler
Teilprojektleiterin
Christina Scheffler
Prof. Dr.-Ing.
Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V.
Hohe Str. 6
01069 Dresden
Foto zeigt ein Portrait von Verena Klemt
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Verena Curosu (geb. Klempt)
Dipl.-Ing.
Technische Universität Dresden
Institut für Mechanik und Flächentragwerke
01062 Dresden
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Toni Utech
Dipl.-Ing.
Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V.
Hohe Str. 6
01069 Dresden

Veröffentlichungen | Publications

Marquis, E.; Utech, T.; Klempt, V.; Scheffler, Chr.; Loehnert, S. (2023) Computational Modeling and Experimental Investigation of a Single-Fiber-Pull-Out Test with a Bio-Inspired Carbon Fiber-Matrix Interphase in: Ilki, A.; Çavunt, D.; Çavunt, Y. S. [eds.] Building for the Future: Durable, Sustainable, Resilient – Proc. of fib Symposium 2023, 05.–07.06.2023 in Istanbul (Turkey), publ. in: Lecture Notes in Civil Engineering 350, Cham: Springer, p. 1252–1261 – DOI: 10.1007/978-3-031-32511-3_128