Spannungsrisse in Verbundwerkstoffen ausbremsen
Verbundwerkstoffe bestehen im Allgemeinen aus zwei oder mehr Materialien. So ist Fiberglas zum Beispiel ein Verbund aus Glasfasern und Kunststoff. Beton ist ein Verbundwerkstoff aus Kies und Zement. Diese Kombinationen sorgen meistens für stärkere, leichtere Strukturen, die ohne zu brechen leicht komprimiert werden können. Komposite findet man überall in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie im Hoch-, Tief- und Maschinenbau - und zwar in Teilen, die höchst zuverlässiges langfristiges Funktionieren erfordern. Das RICM-Projekt ("Reliability of the interfaces on composite materials") wurde durchgeführt, um jene Prozesse und technischen Parameter umfassend zu charakterisieren, die an der Rissinitiierung an Grenzflächen zwischen Materialien, der Ausbreitung des Risses und schließlich am Ausfall der Funktion des Bauteils beteiligt sind. Zuerst definierten die Forscher neue Rissparameter, die sowohl zur experimentellen Datenerhebung als auch zur Entwicklung numerischer Modelle verwendet wurden. Dann setzten sie eine Kombination aus analytischen, rechnerischen und experimentellen Werkzeugen ein, um die Rissprozesse noch besser zu charakterisieren. Die Projektpartner entwickelten neue Methoden, um Spannungsfelder und das Materialverhalten zu bestimmen. Sie legten außerdem neue Parameter zur Beschreibung der Zuverlässigkeit von Werkstoffen fest und bewerteten Schadensmechanismen in Verbundträgern. Die RICM-Projektresultate brachten neues Licht in Rissentstehungsprozesse und Eigenschaften an Grenzflächen - auch moderne Verbundwerkstoffe sind nicht fehlerfrei. Diese Erkenntnis sollte die Zuverlässigkeit und Dauerhaftigkeit von Bauteilen in der Luft- und Raumfahrt, im Bauwesen und im Maschinenbau und somit die Sicherheit erhöhen.
