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Holger Klein

• Im Zuge der Forschungsarbeiten wurden Methoden zur Ermittlung von mechanischen Kennwerten eines kohlefaserverstärkten Verbundwerkstoffes unter kryogenen Bedingungen entwickelt und umgesetzt. Ziel war es, die spezifischen Herausforderungen extremer Temperaturbedingungen zu adressieren und verlässliche Prüfmethoden zu etablieren. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Prüfvorrichtungen entwickelt, um charakteristische mechanische Kennwerte zu bestimmen. Insbesondere wurden Vorrichtungen zur quasi-statischen Zug-, Druck- und Schubprüfung sowie zur bruchmechanischen Prüfung unter Rissöffnungsmodi Modus I und Modus II Belastung entwickelt. Diese Vorrichtungen wurden sowohl unter Standard-Raumbedingungen, in einem Kryostaten unter Hochvakuum als auch in einem Bad aus flüssigem Stickstoff getestet und optimiert. Ein zentrales Element der Untersuchungen war die Applikation der fortschrittlichen Messtechnik der 3D-Bildkorrelation. Mit ihrer Hilfe konnten die Verformungs- und Spannungszustände anIm Zuge der Forschungsarbeiten wurden Methoden zur Ermittlung von mechanischen Kennwerten eines kohlefaserverstärkten Verbundwerkstoffes unter kryogenen Bedingungen entwickelt und umgesetzt. Ziel war es, die spezifischen Herausforderungen extremer Temperaturbedingungen zu adressieren und verlässliche Prüfmethoden zu etablieren. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Prüfvorrichtungen entwickelt, um charakteristische mechanische Kennwerte zu bestimmen. Insbesondere wurden Vorrichtungen zur quasi-statischen Zug-, Druck- und Schubprüfung sowie zur bruchmechanischen Prüfung unter Rissöffnungsmodi Modus I und Modus II Belastung entwickelt. Diese Vorrichtungen wurden sowohl unter Standard-Raumbedingungen, in einem Kryostaten unter Hochvakuum als auch in einem Bad aus flüssigem Stickstoff getestet und optimiert. Ein zentrales Element der Untersuchungen war die Applikation der fortschrittlichen Messtechnik der 3D-Bildkorrelation. Mit ihrer Hilfe konnten die Verformungs- und Spannungszustände an den Probenoberflächen innerhalb des Kryostaten analysiert und visualisiert werden. Dies erlaubte nicht nur den Nachweis der gewünschten Spannungszustände, sondern diente auch der Validierung und Optimierung der entwickelten Prüfvorrichtungen hinsichtlich ihrer Verlässlichkeit und Funktionalität. Das System unterscheidet sich durch den Verzicht auf flüssige Gase, was die Handhabung sicherer und effizienter gestaltet, sowie durch die gleichzeitige Nutzung von 3D-Bildkorrelation ohne die Notwendigkeit von Korrektur- und nachfolgender Rekonstruktionsmaßnahmen. Zudem ermöglicht das System einen elektrischen Zugang für den simultanen Einsatz weiterer Messtechniken, was es besonders flexibel in der Anwendung macht. Es unterscheidet sich durch den Verzicht auf flüssige Gase, was die Handhabung sicherer und effizienter gestaltet, sowie durch die gleichzeitige Nutzung von 3D-Bildkorrelation ohne die Notwendigkeit von Korrektur- und nachfolgender Rekonstruktionsmaßnahmen. Zudem ermöglicht das System einen elektrischen Zugang für den simultanen Einsatz weiterer Messtechniken, was es besonders flexibel in der Anwendung macht. Das entwickelte System stellt eine Lösung zur Werkstoffcharakterisierung bei kryogenen Temperaturen dar, welches die Anforderungen an Präzision, Effizienz und Vielseitigkeit in der Messung einer Probe unter kryogenen Bedingungen innerhalb eines unter Vakuum stehenden Kryostaten erfolgreich erfüllt.…