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.