Konstruieren mit Faserverbundwerkstoffen (Subject) / Weitere Fragen u.a. zu dem Programm ESAComp (Lesson)

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• Was bedeutet die Abkürzung ILS? InterLaminar Shear Failure siehe S.56 EsaComp Skript
• Was bedeuten die Abkürzungen w(b) und w(t)? Sandwich local instability: w(b) bottom face sheet wrinklingw(t)  top      face sheet wrinkling
• Erläutern Sie den Unterschied zwischen linearer und nichtlinearer Berechnung bei einer ebenen Sandwichplatte, die ringsum fest eingespannt und einseitig mit Druck belastet ist. "Vergleichbar mit großen Verformungen in FEM die auch nicht linear berechnet werden können. Dadurch treten hier Normalkräfte auf, die bei linearer Rechnung nicht auftreten." siehe EsaComp-Skript S.109 Es gibt eine werkstoffliche (Berücksichtigung z.B. von Fließen bei duktilem Stahl oder Klebstoff) und eine geometrische Nichtlinearität. Beide werden gerne vernachlässigt was die Berechnung stark vereinfacht und oft ausreicht.Bei der Frage geht es um eine geometrische Nichtlinearität, auch große Verformungen genannt.Das wird deutlich am Beispiel einer stark gebogenen Angel an der ein großer Fisch zieht. Das Biegemoment am Handgriff hängt ab davon, wie stark die Angel verbogen ist, denn mit größerer Verbiegung wird der Hebelarm und damit das Biegemoment kleiner. Bei einfachen Berechnungen wird das vernachlässigt und oft liegt man damit auf der sicheren Seite - aber leider nicht immer, z.B.bei auf Druck belasteten Bauteilen wie Masten von Segelyachten. Beim Beispiel der Sandwichplatte (war eine Übungsaufgabe) wird die Durchbiegung bei nichtlinearer Berechnung kleiner und die Sicherheit größer. Das liegt daran, dass bei der nichtlinearen Berechnung auch Membranspannungen durch das länger werden der Platte bei Durchbiegung berücksichtigt werden.
• Rechnen Sie mit Angabe einer Formel einen Normalkraftfluss um in eine Normalspannung. Normalkraftfluss = 300 kN/m Dicke des Laminats = 5 mm =Normalkraftfluss/Dicke des Laminats
• Was bedeuten die Abkürzungen MOS und RF? Wie sind sie definiert? MoS = RF-1 = σzul-σvorh./σvorh.    Margin of Savety RF = σzul/σvorh.    Reserve Factor (Sicherheitsfaktor)
• Was bedeuten die Abkürzungen: iff(A) fft ffc iff(A):  interfibre failure (fracture Mode A)fft:  fibre failure tensionffc:  fibre failure compression
• Was bedeuten folgende Abkürzungen in dem Programm ESAComp bei einem Klebstoff? X_t X_c S X_t,u X_c,u S_u X_eps,t,u X_eps,c,u S_eps,u X_t: Zugfestigkeit in x-RichtungX_c: Druckfestigkeit in x-RichtungS:    Schubfestigkeit U:    ultimate X_t,U etc.   stresses (Spannungen)X_eps,t,U   strains (Dehnungen)
• Was ist eine Bypasskraft bei einer Bolzenverbindung? Eine Kraft die von einem auf den anderen Bolzen weitergegeben wird (siehe EsaComp-Skript S.186 und S.181)
• Begründen Sie, warum die Festigkeit einer Bolzenverbindung deutlich besser bei Flugzeugbaulaminaten als bei Kreuzverbunden ist. Weil du fast immer Fasern hast, die in optimaler Belastungsrichtung liegen
• Warum sind die Spannungen bei Klebverbindungen mit gleichen Längen und Breiten in einer Doppelüberlappung trotz doppelter Zugbelastung kleiner als bei einer Einfachüberlappung? „es ist kein kräftepaar, dadurch treten keine momente mehr auf…“ "Weil du keine Momente mehr hast“
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• Erklären Sie, wieso die Spannungen in einer Klebeschicht mit zunehmender Klebespaltdicke kleiner werden. Die Steifigkeit im Kleber ist höher, dadurch ist das Tragen gleichmäßiger.
• Warum werden die maximalen Spannungen in einer Klebverbindungen mit Einfachüberlappung, die durch Zug belastet wird, nicht umgekehrt proportional mit der Länge der Klebverbindung in Lastrichtung kleiner? Da die verklebten Teile nicht perfekt steif sind, verteilt sich die Kraft nicht gleichmäßig auf die Klebefläche.(siehe Bild aus Weychardts Skript mit den Scheren)
• Was ist der Unterschied zwischen einer linearen und einer nichtlinearen Berechnung von Klebverbindungen? Verformung bei nichtlinear ist größer Skript S.166
• Was kann mit einer „Laminate creation“ berechnen? Nach Randbedingungen schlägt er die Schichtverteilung/Laminatzusammensetzung vor EsaComp-Skript S.135
• Was kann mit einer „Laminate evaluation“ berechnen? Er guckt sich an wie brauchbar die Laminate bei gegebenen Randbedingungen sind und gibt preferences
• Wieso ist der Verlauf der Sicherheit bei einem einseitig eingespannten Biegebalken aus Sandwichlaminat, der am freien Ende mit einer transversalen Kraft belastet wird, nicht stetig sondern eckig? (Bild mit der Grünen Linie) Schub ist über Länge konstant und Moment sinkt von Einspannung aus ab, sinkt also von links nach rechts (0 nach 500mm).  Unterschiedliche Versagensart: Anfang knickt 0°schicht weg w(b)                                                und in der Mitte schert der Kern ab (core shear)
• Erklären Sie, wieso Sie bei dem Programm ESAComp die Indizes zx für die Spannungsdarstellung eingeben müssen, wenn Sie den Verlauf der Schubspannung über die Dicke eines Laminates aufgrund einer Querkraft darstellen wollen. Man gibt mittels des globalen Koordinatensystems Wirkebene und -richtung der Spannung an. z= Wirebene steht normal zur z-Achsex= Wirkrichtung der Spannung in x-Richtung (man kaann die Indizees auch vertauschen)
• Wie wirkt sich die Biegesteifigkeit von Laminaten, die mit einer Einfachüberlappung verklebt werden, auf die Höhe der Spannungen in der Klebeschicht aus? Bei großer Biegesteifigkeit der Laminate wird die Klebverbindung bei Einfachüberlappung weniger verdreht. Das führt zu kleineren Ablösespannungen an den Rändern
• Warum werden die maximalen Spannungen in einer Klebverbindungen mit Einfachüberlappung, die durch Zug belastet wird, nicht umgekehrt proportional mit der Länge der Klebverbindung in Lastrichtung kleiner? Die Spannungen sind nicht konstant über die Länge sondern an den Rändern viel größer als in der Mitte. Bei längeren Klebverbindungen sind die Spannungen über eine großen Bereich vernachlässigbar klein und zusätzlich Länge bring dann fast nichts mehr.
• Wie groß sind die Spannungsüberhöhungen in einem Loch bei Normalspannungen und bei Schubspannungen? vlt: Normalspannungen Faktor 3 Schubspannungen  Faktor 4
• Wie ändern sich bei einer Bolzenverbindung der Lochleibungsdruck und die Masse eines Bolzens mit zunehmendem Durchmesser? Masse Bolzen nimmt zu und Lochleibungsdruck sinkt.
• Diagramme für Versagenshüllen bei einem zweiachsigen Spannungszustand haben vier Quadranten. Wie sind die Belastungen in den vier Quadranten? 1. Quadrant: Zug in x-Richtung, Zug in y-Richtung 2. Quadrant: Zug in y-Richtung, Druck in x-Richtung 3. Quadrant: Druck in x-Richtung, Druck in y-Richtung 4. Quadrant: Zug in x-Richtung, Druck in y-Richtung
• Wie kann man die Schichtdicken eines Schublaminates optimieren? Für welche Art Fasern und für welche Art Lastfälle geht das? Bei Glasfasern geht’s, bei Kohlefasern nichtbei statischer Belastung (gleichbleibender Spannungs-Richtung)

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