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Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Bauteil aus einem solchen Verbundwerkstoff gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 15.
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Verbundwerkstoffe bestehen aus einer Kombination mindestens zweier im Verbund vorliegender, deutlich voneinander abgrenzbarer Komponenten, deren mechanische und chemische Eigenschaften sich aus der Verbundwirkung ergeben. Ziel solcher Verbundwerkstoffe ist es, durch Ausnutzung der spezifischen Eigenschaften der einzelnen Komponenten einen Werkstoff zu erhalten, der die unterschiedlichen vorteilhaften Eigenschaften in sich vereint und sich aufgrund der dabei entstehenden neuen Merkmalskombination in besonderer Weise für den gewünschten Einsatzzweck eignet.
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Eine Untergruppe der Verbundwerkstoffe stellen Faserverbundwerkstoffen dar, deren erste Komponente aus einem Kunststoff besteht, beispielsweise einem Thermoplast oder Duropolast, in den als weitere Komponente Fasern eingebettet sind. Während die Fasern aufgrund ihrer hohen Festigkeit in erster Linie eine Lastabtragungsfunktion übernehmen, kommt der Kunststoffmatrix hauptsächlich die Aufgabe zu, die Fasern untereinander kraftschlüssig zu koppeln und vor mechanischer Beschädigung zu schützen.
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Die auf diese Weise erzielbaren hohen Festigkeiten bei gleichzeitig geringem Gewicht machen derartige Verbundwerkstoffe insbesondere für die Verwendung in der Fahrzeug- und Sportartikelindustrie interessant. Dabei sind je nach Ausführungsform z. B. sehr kostengünstige Werkstoffe mit vorteilhaften Verarbeitungsmöglichkeiten und guten mechanischen Eigenschaften oder verhältnismäßig teure Werkstoffe mit extrem guten mechanischen Eigenschaften möglich. Unter Druckbelastung vermögen faserverstärkte Verbundwerkstoffe durch progressive Versagensvorgänge im Werkstoffe große Mengen an Energie zu absorbieren. Bei Zug- und Biegebeanspruchung jedoch, kommt es bedingt durch die geringen Bruchdehnungen häufig zu einem frühen Versagen des Werkstoffes ohne nennenswerte Energieabsorption.
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Aus diesem Grund werden in vielen Bereichen, beispielsweise im Automobilbau, strukturell tragende Teile aus Metall hergestellt. Metalle besitzen eine hohe Festigkeit und Steifigkeit und zeichnen sich aufgrund ihrer Duktilität durch ein ausgeprägtes Energieabsorptionsvermögen aus. Dabei nimmt man jedoch ein verhältnismäßig hohes Gewicht und hohe Materialkosten in Kauf.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Verbundwerkstoff anzugeben, der die positiven Materialeigenschaften der einzelnen Komponenten in sich vereint ohne deren Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, einen Verbundwerkstoff zu schaffen, der sich durch sein hohes Energieabsorptionsvermögen bei geringem Gewicht auszeichnet und eine wirtschaftliche Herstellung und Verarbeitung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch einen Verbundwerkstoff mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einem Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Vorteile eines Kunststoffs im Hinblick auf dessen Gewicht und chemische Beständigkeit bei ausreichend hoher Festigkeit mit den Vorteilen von Metallen aufgrund deren Duktilität und damit deren potentiellem Energieabsorptionsvermögen zu kombinieren. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die bloße Kombination beider Werkstoffe, sondern steuert das Zusammenwirken von Kunststoff und Metall im Verbund in einer Art und Weise, dass das dem Metall innewohnende Potential zur Energieabsorption maximal ausgeschöpft wird.
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Dies gelingt gemäß der Erfindung dadurch, dass die Metallkomponente in vorgegebenen axialen Abständen Bereiche aufweist, wo die Verbundwirkung mit dem Kunststoff höher ist als in den daneben liegenden Längsabschnitten. Dies kann gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung durch einen Formschluss zwischen der Metallkomponente und der Kunststoffkomponente in diesen Bereichen erreicht werden. Zur Erzielung eines Formschlusses kann die Oberfläche des Metalls eine Strukturierung, beispielsweise eine Riffelung oder eine erhöhte Rauigkeit aufweisen. Ebenso ist es möglich in den betreffenden Bereichen eine Querschnittsänderung der Metallkomponente vorzusehen, was vorteilhafterweise durch Vergrößerungen des Außenumfangs geschehen kann, zum Beispiel in Form ringförmig umlaufender Ansätze oder punktuelle aus dem Regelquerschnitt ragende Zonen. Letztere können in einfacher Weise durch Quetschstellen realisiert werden, wo der Querschnitt gegenüber dem Regelquerschnitt in Quetschrichtung verringert und senkrecht dazu vergrößert ist. Alternativ ist es möglich eine Querschnittsänderung durch eine Auslenkung der Metallkomponente quer zu ihrer Längserstreckungsrichtung herbei zu führen.
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Eine weitere Art der Erzeugung eines Formschlusses zwischen der ersten und zweiten Komponente des Verbundwerkstoffs und damit einer Erhöhung der Verbundwirkung besteht in der Anordnung von starr mit der Metallkomponente verbundenen Ankerkörper, beispielsweise von angeschweißten oder angeklebten Querstäben, die im Zuge der Herstellung des Verbundwerkstoffs in die Kunststoffmatrix eingebettet werden.
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Alternativ oder kumulativ dazu ist es möglich, die Verbundwirkung auch durch Verbesserung des Stoffschlusses zwischen den beiden am Verbund beteiligten Komponenten zu erhöhen, zum Beispiel durch Verwendung eines Haftvermittlers an entsprechender Stelle.
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Ein erfindungsgemäßer Verbundwerkstoff zeigt im Gebrauchszustand ein Verhalten, bei dem, solange der Verbund zwischen Kunststoff und Stahl noch intakt ist, beide Komponenten gemeinsam an der Lastabtragung beteiligt sind. Bei Überlastung des Bauteils, beispielsweise bei einem Unfall, wird im Bauteil zunächst die Bruchspannung der Kunststoffkomponente erreicht, so dass diese an der schwächsten Stelle reißt. Mit dem Versagen der ersten Komponente wird die Metallkomponente im Rissbereich mit zusätzlicher Last beaufschlagt und erfährt dabei eine beträchtliche Dehnung, ohne jedoch die Integrität zu verlieren. In der Folge geht in dem betroffenen, lokal begrenzten Bereich die Verbundwirkung zwischen den beiden Komponenten verloren. Dieser Bereich ist auf den Längsabschnitt zwischen zwei der Rissstelle benachbarten Bereiche mit erhöhter Verbundwirkung lokalisiert. Außerhalb dieses Lokalisierungsbereiches bleibt die Verbundwirkung erhalten.
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Bei anhaltender lastbedingter Verformung des Verbundwerkstoffes führt eine weitere Dehnung des Metalls im Lokalisierungsbereich zu einer gleichzeitigen Kaltverfestigung des Metalls oberhalb der Streckgrenze. Überschreiten dabei die Spannungen im Verbundwerkstoff erneut die Bruchspannung der Kunststoffkomponente, so bricht die Kunststoffkomponente erneut, jedoch an anderer Stelle. Es bildet sich ein weiterer Lokalisierungsbereich, in dem die zweite Komponente nach Versagen der ersten Komponente oberhalb der Streckgrenze plastisch verformt und dabei kaltverfestigt wird.
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Dieser Vorgang wiederholt sich so oft, bis im Idealfall die zweite Komponente über ihre gesamte Länge plastisch verformt ist. Infolge der dabei geleisteten Formänderungsarbeit ist das gesamte Energieabsorptionsvermögen der zweiten Komponente ausgeschöpft. Dem Totalversagen des Verbundwerkstoffs geht somit ein multiples Teilversagen der Kunststoffkomponente über die gesamte Länge der Metallkomponente voraus, was zu dem Effekt führt, dass die Metallkomponente über ihre gesamte Länge einen plastischen Spannungszustand erfährt und im Zuge ihrer plastischen Verformung wirkungsvoll Energie absorbiert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Kunststoffkomponente zusätzlich Fasern auf, die die Festigkeit der Kunststoffkomponente und damit des Verbundwerkstoffs steigern. Die Fasern können dabei unidirektional, vorzugsweise in Längsrichtung und/oder Querrichtung, ausgerichtet oder auch ungerichtet angeordnet sein. Im Sinne der Erfindung eignen sich Kurzfasern (L < 2 mm), Langfasern (L = 2 mm bis 50 mm) und Endlosfasern (L > 50 mm).
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Die zweite Komponente des Verbundwerkstoffs besteht vorzugsweise aus einem austenitischen Stahl, beispielsweise einem hochlegierten austenitischen Stahl. Dessen ausgeprägt duktiles Verhalten in Verbindung mit der damit einhergehenden Kaltverfestigung führt zu einer sehr hohen Bruchdehnung und gewährleistet damit ein außerordentlich großes Energieabsorptionsvermögen. Neben Stahl liegen auch andere Metalle im Rahmen der Erfindung, die sich aufgrund ihres duktilen Verhaltens zur Energieabsorption eignen.
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Die zur Lastabtragung zur Verfügung stehende Regelquerschnittsfläche der Metallkomponente ist auf Basis des Tragverhalten des Verbundwerkstoffs und dem Tragverhalten der einzelnen Verbundkomponenten zu bestimmen. So muss gewährleistet sein, dass die nach dem Versagen der Kunststoffkomponente einsetzende Lastkonzentration im Stahlquerschnitt nicht zu einem Überschreiten der Bruchspannung im Stahl und damit Totalversagen des Bauteils führt. Andererseits soll der Stahl über seine Streckgrenze hinaus belastet werden, um dessen plastische Verformung zu erreichen. In diesem Sinne mögliche Außendurchmesser der zweiten Komponente liegen in einem Bereich von 0,1 bis 10 mm, vorzugsweise von 0,3 mm bis 5 mm, höchstvorzugsweise von 0,5 mm bis 2 mm.
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Der axiale Abstand der Bereiche mit erhöhter Verbundwirkung bestimmt die Länge der Lokalisierungsbereiche und damit die Anzahl der multiplen Teilversagenszyklen. Um einen möglichst vollständige plastische Verformung der Metallkomponente über die gesamte Länge zu erreichen, sollten die Abstände nicht zu groß gewählt sein. Die gemäß der Erfindung bevorzugten axialen Abstände liegen in einem Bereich von 1 mm bis 100 mm, vorzugsweise von 5 mm bis 50 mm, höchstvorzugsweise von 10 mm bis 30 mm.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung offenbar werden.
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Es zeigt
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1 eine Schrägansicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs, teilweise in aufgebrochener Darstellung,
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2a eine Schrägansicht auf eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs,
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2b eine Schrägansicht auf die zweite Komponente des in 2a gezeigten Verbundwerkstoffs, die
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3a–d zeitlich aufeinanderfolgende Schnitte durch einen erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff im Bereich des Teilversagens der Kunststoffkomponente, die
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4a–e das Bruchverhaltens eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs anhand der zeitlichen Abfolge einzelner Teilversagensbilder, und
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5 den Spannungsdehnungsverlauf eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs bis zum Totalversagen.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Verbundwerkstoff 1 dargestellt. Der Verbundwerkstoff 1 besitzt im vorliegenden Beispiel plattenförmige Gestalt, dessen Länge in X-Richtung, Breite in Y-Richtung und Dicke in Z-Richtung weist. Der Verbundwerkstoff 1 kann jedoch auch davon abweichende Gestalt besitzen, insbesondere dann, wenn daraus ein Bauteil mit funktionellen Eigenschaften innerhalb einer Baugruppe hergestellt werden soll, beispielsweise ein Stoßfängerträger eines Fahrzeugs.
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Der Verbundwerkstoff 1 setzt sich aus einer ersten Komponente 2 aus Kunststoff und einer zweiten Komponente 3 aus Metall zusammen. Im vorliegenden Fall besteht die zweite Komponente aus einem Thermoplast, vorzugsweise aus einem Polyolefin, beispielsweise aus einem Polypropylen, was jedoch die erfindungsgemäße Verwendung von Duroplasten, z. B. Epoxidharzen, oder von anderen Thermoplasten nicht ausschließt. Die Kunststoffkomponente 2 ist im vorliegenden Fall durch die Einlagerung von Langglasfasern, z. B. aus Glas, Kevlar, Aramid oder dergleichen verstärkt, die vorzugsweise unidirektional in Richtung der zweiten Komponente 3 ausgerichtet sind, also in X-Richtung. Eine Ausrichtung der Fasern kann jedoch auch in Y-Richtung erfolgen oder die Fasern können ungeordnet in die Kunststoffmatrix eingebettet sein.
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Die zweite Komponente 3, die gemäß der Erfindung von Metallstäben, -drähten, -litzen oder -platten gebildet sein können, bestehen im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Stahlelementen 4, vorzugsweise aus austenitischen Edelstahlstäben. In vorgegebenen Längsabständen A weisen die Stahlelemente 4 zur Bildung von Bereichen mit erhöhter Verbundwirkung Umfangsverdickungen 5 auf. Die Umfangsverdickungen 5 vergrößern den Außenumfang der Stahlelemente 3 und dienen so zur Erzeugung lokal begrenzter, axial beabstandeter Bereiche entlang der Stahlelemente 4, in denen aufgrund des dortigen Formschlusses ein erhöhter Verbund zur Kunststoffkomponente 2 im Vergleich zu den axial daran anschließenden Längsabschnitten besteht. Die Umfangsverdickungen 5 können beispielsweise kugelförmig oder scheibenförmig ausgebildet sein. Um die Ausgestaltung der zweiten Komponente 3 besser zu veranschaulichen ist in 1 die erste Komponente 2 im vorderen Bereich weggelassen.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die erste Komponente 2 wie schon unter 1 beschriebenen aus Kunststoff besteht. Hingegen wird die zweite Komponente 3 von Stahlelementen 4 gebildet, die anstelle von Umfangsverdickungen 5 eine Vielzahl quer zu ihrer Längserstreckungsrichtung verlaufender Ankerkörper in Form von Querstäbe 6 aufweisen. Die Querstäbe 6 sind starr mit den Stahlelementen 4 verbunden, beispielsweise verschweißt oder verklebt, und bilden auf diese Weise lokal begrenzte Bereiche mit einer erhöhten Verbundwirkung zur ersten Komponente 2.
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Die Länge der Querstäbe 6 kann dabei kleiner sein als der seitliche Abstand der Stahlelemente 4 in Y Richtung. Demgegenüber bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der sich die Querstäbe 6 über mehrere Stahlelemente 4 hinweg erstrecken. Stahlelemente 4 und Querstäbe 6 bilden auf diese Weise ein flächiges Stahlgitter 7, wie es in 2b dargestellt ist.
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Dabei ist es möglich, dass die Querstäbe 4 den gleichen Querschnitt wie die Stahlelemente 6 aufweisen. Es stellt sich dabei ein Tragverhalten ein, bei dem die Querstäbe 6 in Y-Richtung die gleiche Wirkungsweise aufweisen wie die Metallelemente 4 in X-Richtung. Ein solcher Verbundwerkstoff trägt also in beide Flächenrichtungen gleichermaßen. Kommt den Querstäben jedoch nur eine Verankerungsfunktion zur Erhöhung des Verbundes zwischen den Komponenten zu, so können die Querstäbe 6 auch einen kleineren Querschnitt im Vergleich zu den Stahlelementen 4 besitzen. Die Querstäbe 6 und Stahlelemente 4 werden vorzugsweise durch Widerstandsschweißen vollautomatisch miteinander verbunden, wobei die Schweißtiefe vorzugsweise mehr als 20% des Durchmessers der Stahlelemente 4 beträgt. Beispielsweise kann die Schweißtiefe in einem Bereich von 50% bis 100% liegen.
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Eine mögliche Art der Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs 1 sieht die Anordnung eines Stahlgitters 7 zwischen einer ersten oberen Platte und zweiten unteren Platte aus einem Thermoplast vor, die zusammen die erste Komponente 2 bilden. Durch Aufbringung von Druck und Wärme vernetzen die beiden Platten unter Einschluss des Gitters 7 und formen auf diese Weise den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff 1. Die formschlüssig in der Kunststoffmatrix eingebetteten Querstäbe 6 sorgen in analoger Weise wie die Umfangsverdickungen 5 gemäß 1 aufgrund der dortigen Umfangsvergrößerung für eine lokale Verankerung der Stahlelemente 4 in der ersten Komponente 2.
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Aus den 3a bis d geht das Bruchverhaltern eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs 1 an einer lokal begrenzten Stelle hervor. 3a zeigt den Verbundwerkstoff 1 unter Gebrauchslast, wobei der Verbund zwischen der ersten Komponente 2 und der zweiten Komponente 3 noch vollständig intakt ist. Der Verbundwerkstoff 1 zeigt somit ein einheitliches Dehnungsverhalten.
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3b gibt den Zustand wieder, der sich bei anhaltender Verformung des Verbundwerkstoffs 1 einstellt. Aufgrund von Querschnittsschwächungen im Bereich der Umfangsverdickungen 5 bzw. Querstäbe 6 kommt es dort zu lokalen Spannungsspitzen im Kunststoff, die die Bruchspannung des Kunststoffs überschreiten. In der Folge bildet sich zunächst ein noch geschlossener Riss 8 aus, der das Versagen der ersten Komponente 2 des Verbundwerkstoffes 1 sichtbar macht.
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3c beschreibt den Zustand, der sich im Zuge einer weiteren Dehnung einstellt. In den Stahlelementen 4 der zweiten Komponente 3, die infolge des Versagens der ersten Komponente 2 zusätzlich mit Last beaufschlagt werden, wird zunächst die Streckgrenze erreicht und es beginnt eine plastische Verformung der Stahlelemente 4 oberhalb der Streckgrenze, womit gleichzeitig eine Kaltverfestigung des Stahls einhergeht. Im Zuge der Dehnung weitet sich der Riss 8 zu einer offenen Fuge und es ist aufgrund der Relativbewegungen zwischen der ersten Komponente 2 und zweiten Komponente 3 ein lokaler Verlust der Verbundwirkung zu beobachten. Die sich im Bereich der Umfangsverdickungen 5 bzw. Querstäbe 6 einstellende höhere Verbundwirkung begrenzt die Auswirkungen des Teilversagens des Verbundwerkstoffs 1 auf einen Längsabschnitt L, der sich bis zu den dem Riss 8 benachbarten Umfangsverdickungen 5 bzw. Querstäbe 6 erstreckt und der im weiteren als Lokalisierungsbereich L bezeichnet wird. Die dabei von den Stahlelementen 4 geleistete Verformungsarbeit entspricht dem Energieabsorptionsvermögen des Verbundwerkstoffs 1.
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3d zeigt schließlich den Zustand des Totalversagens des Verbundwerkstoffs 1. Dieser Zustand wird erreicht, wenn auch die Bruchspannung der zweiten Komponente 3 überschritten wird. Dabei reißen die Stahlelemente 4 und es kommt zu einem vollständigen Bruch des Verbundwerkstoffs 1.
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Anhand der 4 und 5 wird nachfolgend das Bruchverhalten eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs 1 in seiner Gesamtheit beschrieben. Charakteristisch für das Bruchverhalten ist die zeitliche und örtliche Abfolge einzelner lokal begrenzter Teilversagen, wie sie unter den 3a bis 3c beschrieben sind. Dabei löst ein erstes Teilversagen ein nachfolgendes Teilversagen an anderer Stelle aus, was letztendlich zu einem kaskadenartigen Bruchverhalten führt.
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4a entspricht weitestgehend 3a und zeigt den Verbundwerkstoff 1 mit intaktem Verbundverhalten. Bis zum Erreichen dieses Zustandes folgt die Kraft im Verbundwerkstoff dem in 5 mit I gekennzeichnetem Kraft-Verformungs-Verlauf. Mit Überschreiten der Bruchspannung der ersten Komponente 2 kommt es zu einem ersten Werkstoffteilversagen an der schwächsten Stelle. Diese liegt gewöhnlich im Bereich einer Umfangsverdickung 5 oder eines Querstabs 6, da dort der lastabtragende Querschnitt der Kunststoffkomponente 2 verringert ist mit der Folge einer örtlichen Lastkonzentration. Es bildet sich ein sich weitender Riss 8 aus und die Verbundwirkung geht über den Lokalisierungsbereich L1 verloren (4b). Da die erste Komponente 2 in diesem Bereich keinen Beitrag mehr zur Lastabtragung leisten kann, zeigt der Kraftverlauf gemäß 5 einen steilen mit II gekennzeichneten Kraftabfall.
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Während die Längsabschnitte außerhalb des Lokalisierungsbereiches L1 aufgrund der Verzahnung der ersten Komponente 2 und der zweiten Komponente 3 über die Umfangsverdickungen 5 bzw. Querstäbe 6 ein noch ein intaktes Verbundverhalten zeigen, ist die Spannung in den Stahlelementen 4 im Lokalisierungsbereich L1 höher als in den intakten Bereichen daneben, da dort die erste Komponente 2 aufgrund des Verlusts der Verbundwirkung keinen Beitrag mehr zur Lastabtragung leistet. Bei einer weiteren Verformung des Verbundwerkstoffs 1 führt dies dazu, dass zunächst im Lokalisierungsbereich L1 die Streckgrenze des Stahls überschritten wird und die Stahlelemente 4 plastisch verformt werden. Im Zuge der plastischen Verformung kommt es im Lokalisierungsbereich L1 zu einer Kaltverfestigung und damit zu einer Festigkeitssteigerung der Stahlelemente 4, womit der Festigkeitsverlust durch den Ausfall der ersten Komponente 2 nach dem Teilversagen kompensiert wird und die Kraft wieder ansteigt.
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Der bei einer weiteren Verformung des Verbundwerkstoffs 1 auftretende Kraftanstieg ist in 5 mit III gekennzeichnet. Im Lokalisierungsbereich L1 führt dieser zu einem weiteren Fließen und Kaltverfestigen der Stahlelemente 4 bis die Bruchspannung der Kunststoffkomponente 2 erneut erreicht wird. In den bis dahin noch intakten Längsabschnitten neben dem Lokalisierungsbereich L1 bildet sich mit Erreichen bzw. Überschreiten der Bruchspannung an der schwächsten Stelle ein zweiter Riss 8', von dem ausgehend sich ein zweiter Lokalisierungsbereich L2 entwickelt. Der damit einhergehende Kraftabfall ist in 5 mit IV bezeichnet.
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Bei einer weiteren Verformung wiederholen sich die bereits beschriebenen Vorgänge nun im Lokalisierungsbereich L2. Wie aus 4d ersichtlich, führt eine weitere Verformung des Verbundbauteils 1 zu weiteren Fließvorgängen und Kaltverfestigungen der Stahlelemente 4 in den Lokalisierungsbereichen L1 und L2. Damit einher geht ein Spannungsanstieg im Verbundwerkstoff 1, gekennzeichnet durch den in 5 mit V bezeichneten Kraftanstieg. Mit erneutem Erreichen der Bruchspannung bildet sich ein dritter Riss 8'' in der Kunststoffkomponente 2, der einen Lokalisierungsbereich L3 definiert, verbunden mit einem starken Kraftabfall VI.
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Bei anhaltender Verformung wiederholt sich dieser Zyklus so oft, bis in allen möglichen Lokalisierungsbereichen L1 bis Ln ein Teilversagen der ersten Komponente 2 aufgetreten ist. Die zweite Komponente 3 erfährt auf diese Weise eine über ihre gesamte Länge maximale Dehnung und Kaltverfestigung. Die dabei geleistete Verformungsarbeit entspricht dem Integral der Kraft über die Verformung. Diese Fläche beschreibt das Maß der tatsächlichen Energieabsorption.
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Kann die Energie der von außen angreifende Kraft nicht vollständig in Verformungsenergie umgewandelt werden, so wird mit anhaltender Verformung des Verbundwerkstoffs 1 schließlich die Bruchspannung der zweiten Komponente 3 erreicht. Ein Überschreiten dieser Spannung führt schließlich zum Bruch der zweiten Komponente 3 und damit zu einem Totalversagen des Verbundwerkstoffs 1 bzw. eines daraus hergestellten Bauteils. In 5 entspricht dies dem Kurvenabschnitt VII.
