Thermoplastische Faserverbundkunststoffe (TPFVK) bieten gegenüber den herkömmlichen Duroplasten den Vorteil, dass diese wiederholt erwärmt, verformt und abgekühlt werden können. Daraus ergeben sich diverse Vorteile wie kurze Zykluszeiten, erhöhte Zähigkeit einfache Lagerung und Handhabung sowie bessere Recyclingfähigkeit.

Das Materialverhalten von TPFVK ist allerdings sehr komplex und vorhandene Modelle noch unzureichend entwickelt, um alle relevanten Aspekte abzudecken. Insbesondere ist die Vorhersage des Schädigungsverhaltens, die für die Strukturanalyse essentiell ist, in vielen Fällen noch nicht möglich. Als notwendig erweist sich dabei die Berücksichtigung der viskoelastischen bzw. viskoplastischen Eigenschaften der thermoplastischen Matrix auf der Mikro- bzw. Mesoskala sowie die Delamination von einzelnen Lagen im Schichtverbund.

In diesem Forschungsvorhaben erfolgt, aufbauend auf einer experimentellen Datenbasis und einem innovativen Mehrskalenansatz, die Entwicklung eines Simulationswerkzeugs, welches das nichtlineare Schädigungsverhalten von TPFVK akkurat vorhersagen kann. Zu den besonderen Charakteristika dieses Simulationswerkzeugs gehören die Kopplung von Schädigung und Plastizität bzw. Viskoplastizität, die Behebung der Netzabhängigkeit durch Gradientenerweiterung sowie der Abhängigkeit von der Größe des betrachteten Ausschnitts der Mikrostruktur. Um letzteres zu gewährleisten, wird ein neuartiges Homogenisierungskonzept erforscht, das auch bei großen Verformungen und Softening infolge Lokalisierung gültig ist.