FE-Modellierung und Analyse einer längs-komprimierten Zellstofffaser

Der Ausgangspunkt dieser Arbeit war die Dissertation von D. Dumbleton aus dem Jahr 1971, in der die mechanischen Eigenschaften von Zellstofffasern untersucht wurden. Im Rahmen der damaligen Arbeiten wurden unter anderem mehrere Zugversuche an längs-komprimierten Fasern durchgeführt, um die Veränderung der Eigenschaften in Abhängigkeit von der vorhergehenden Stauchung zu untersuchen.

In meiner Bachelorarbeit wurden diese Zugversuche wieder aufgegriffen und das Ziel war es, mit dem Finite-Elemente-Programm ANSYS Mechanical eine Zellstofffaser nachzubilden, die das gleiche oder ein ähnliches Zugverhalten aufweist, wie die aus dem damaligen Versuch. Zur Bewertung des Ergebnisses wurden die jeweiligen Spannungs-Dehnungs-Diagramme miteinander verglichen.

Zur Durchführung einer Finite Elemente (FE) Analyse sind mehrere Arbeitsschritte erforderlich, die in drei Bereiche unterteilt werden können: Pre-Processing, Solution, Post-Processing. Im Pre-Processing wird das Modell aufgebaut, die Materialparameter festgelegt und das FE-Netz erstellt. Danach folgt die Lösung, in der die verschiedenen Randbedingungen eingestellt werden und die Berechnung durchgeführt wird. Der letzte Teil ist das Post-Processing, hier werden die Ergebnisse ausgewertet. Entweder grafisch oder anhand von Zahlenwerten.

Um die Bachelorarbeit noch etwas zu erweitern, habe ich zum Schluss noch eine Parameterstudie durchgeführt, bei der ich verschiedene geometrische Parameter untersucht habe und beobachtet habe, wie sich das Verhalten der Zellstofffaser verändert.

Verfasser: Florian Tschuffer, BSc

Betreuer: Assoc.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Manfred Hannes Ulz