Verbundwerkstoffe, Teil 2 von 2: Festigkeit, Einfluss der Fasern auf die Risszähigkeit

[@JustDaZack]

Tolle Erkärung. Vielen Dank! :)

[@michaelheinzelmannh-brs232]

Gern geschehen. Schön, dass es gefällt!

[@marcwittkowski5146]

Ich habe eine Frage zu 03:50 Dass die Festigkeit der Matrix ausschlaggebend fur die Festigkeit des Verbundwerkstoffes ist, wenn quer zur Faserrichtung getogen wird, ergibt Sinn. Aber sollte der Volumenanteil der Matrix hier nicht auch eine Rolle spielen?

[@michaelheinzelmannh-brs232]

Bei Belastung quer zur Matrix reißt der Verbundwerkstoff innerhalb einer der quer zur Kraftflussrichtung verlaufenden Matrixschichten entzwei. Hierfür ist es völlig unerheblich, wie dick diese Schicht ist, schon eine ganz dünne Matrixschicht reicht aus. Der Volumenanteil der Matrix spielt also keine Rolle.

[@roserosaroro]

Ich habe eine Frage zur Erklärung um 01:45 herum: Wenn Spannung ein von der Fläche eines Körpers abhängiger Wert ist, wie kann es dann sein, dass die Fasern im FVW plötzlich geringere Spannungen aushalten, als sie es normalerweise tun würden? Sollten die Fasern einer größeren Spannung ausgesetzt werden, sobald die Matrix nachgibt, wäre das ja eine Sache. Schließlich stellen sie nur einen Bruchteil der Gesamten Fläche eines Prüfkörpers dar. In Ihrem Schaubild reißen sie jedoch schon deutlich früher. Könnten Sie diesen Umstand bitte erklären? Eine weitere Frage habe ich zum Thema der faserverstärkten Keramiken: Sie sagten, dass diese einen seltenen Fall darstellen, in dem die Risszähigkeit des Verbundwerkstoffs höher ist als die von sowohl Matrix als auch Fasern. Mit Blick auf den beschriebenen Einfluss der Fasern auf die Risszähigkeit der Keramik ist es in meinen Augen offensichtlich, wie dies sein kann. Mit Blick auf die Fasern bin ich mir nicht ganz sicher. Sinnvoll erscheint es mir auch dann, vorausgesetzt die Risszähigkeit der Keramik ist bereits größer als die der Fasern außerhalb eines Verbundes. Für den Fall, dass die Risszähigkeit der Fasern größer wäre als die der Keramik, würde es in meinen Augen keinen Sinn ergeben. Über Feedback zu meinem Gedankengang würde ich mich sehr freuen.

[@michaelheinzelmannh-brs232]

Die schematisch abgebildete Spannungs-Dehnungs-Kurve des FVWs ergibt sich in einem weggesteuerten Zugversuch. In weggesteuerten Zugversuchen wird die Zugprobe nicht mit einer stetig wachsenden Kraft belastet, sondern langsam und stetig auseinander gezogen. Da die Fasern viel spröder als die Matrix sind, reißen die Fasern bei ihrer Bruchdehnung. Die viel weichere Matrix hält diese Dehnung aber noch problemlos aus, d.h. der Werkstoff zerreißt noch nicht als ganzes, er wird aber mit einem Schlag viel weicher, weil die zerrissenen Fasern nicht mehr mittragen. Die Spannung, die die Probe dann als ganzes noch aushält, ist die Spannung, die die Matrix aushält (die Streckgrenze der Matrix) multipliziert mit dem Anteil, den die Matrix am Verbundwerkstoff hält.

[@marcwittkowski5146]

Das alles ist soweit verständlich, aber es bleibt für mich persönlich noch eine Frage zu ihrer Abbildung: dort zerreißen die Fasern im Verbundwerkstoff früher als sie es tun würden, wären sie der einzige Bestandteil. Sie zerreißen laut Ihrer Abbildung bei der Streckgrenze der Matrix und nicht bei der Bruchdehnung der Fasern. Danke im Voraus für Ihre Antwort.