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Konstruieren mit Kunststoffen (Subject) / VE09 Modellbildung und Simulation in der Bauteilauslegung (Lesson)
VE09
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- Welche Methoden existieren zur Auslegung von Kunststoffbauteilen und wie unterscheiden sie sich? Konventionelle Methoden: analythische Methoden (Biegebalken) empirische methoden (experimentell ermittelte Zusammenhänge) Numerische Methoden (itterative Näherungsverfahren [FEM]) Bei analytischer Methode wird der Einfuss der Molekül- oder Füllstofforientierung auf die mechanischen Eigenschaften ignoriert. E-Modul nie konstant. Überschlägige (vereinfachte) Berechnung. Numerische Methode ermöglicht komplexe Geometrie, komplexe Lastfälle, keine geom. Abhängigkeiten. Kann nichtlinearitäten (geom., materialspez., randbed.) beseitigen.
- Aspekte die für Dimensionierung eines Kunststoffbauteils betrachtet werden. Verformung der Bauteilgeometrie Spannungs- und Dehnungsverläufe Reaktionskräfte (oder Auflager-) und Einspannmomente
- Ziele der Auslegung von Kunststoffbauteilen Vorhersage des Bauteilverhaltens unter den im praktischen Betrieb vorliegenden Rand- und Belastungsbedingungen. Ohne Überbeanspruchung oder unzulässige Verformung ist das Bauteil geometrisch optimiert.
- Wie wirkt sich die Faserverstärkung vo KS auf die Bauteilsimulation aus? Gemittelte Materialkennwerte wegen anisotropie durch Fasern keine maximale Ausnutzung des Werkstoffpotentials. Faserorientierung verändert Eigenschaften wie Sapnnung und Durchsenkung. Simulation muss die aus Fertigungsprozess resultierende Faserorientierung berücksichtigen. -> Verknüpfung Prozess- und Festigkeitssimulation mit hilfe der Integrativen Simulation
- Welche Vorteile bringt die integrative Simulation? Ermöglicht effizienten Einsatz von KS, da prozesstechnischen Einflüsse ebenfalls simuliert werden und in Bauteilauslegung berücksichtigt werden können.
- Wie können komplexe und große Bauteile bei der Modellbildung vereinfacht werden? Durch die FEM Bauteil wird in kleinste Elemente, die untereinander in Beziehung stehen unterteilt -> Diskretisierung Lösung des Problems in kleinen Elementen und anschließed wieder zusammensetzetn zu großen Ganzen. Divide et impera
- Was muss bei der Bewertung von Simulationsergebnissen beachtet werden? Dargestelltes muss angegeben sein Legenden und andere Werkzeuge zur Dokumentation (z.B. Ausleiten von Diagrammen) FEM Ergebnisse müssen hinterfragt werden und nicht als selbstverständlich richtig hingenommen werden und Fehlerquellen berücksichtigt werden. erst dann kann mit zulässigen Werten den Versagenskriterien verglichen werden
- Welche Versagenskriterien existieren für die dreidimensionale Beanspruchung von unverstärkten KS? parabolisches Versagenskriterium konisches Versagenskriterium Stimmen mit HMH-Kriterium bei Zug-gleich Druckspannung überein.
- Was unterscheidet das Versagenskriterium nach Puck von anderen Versagenskriterien für verstärkte KS? Unterscheidet zwischen Versagensarten Zwischenfaserbruch Faserbruch
- Welche Versagenskriterien existieren für versärkte KS? Kriterium maximaler Spannung: keine Berücksichtigung von WW zwischen Spannungen Kriterium maximaler Verzerrung: berücksichtigt einfluss der Querkontraktion Tsai-Hill-Kriterium: keine Unterscheidung Zug-Druckfestigkeit und Versagen Tsai-Wu-Kriterium: keine Unterscheidung Versagensarten Kriterium nach Puck: Unterscheidet zwischen Versagensarten
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- Welche Versagenskriterien existieren für die einachsige Beanspruchung von unverstärkten KS? Bruchfestigkeit Verformungsbruch mit Streckgrenze bei Streckspannung Verformungsbruch ohne Streckgrenze bei Spannung