Konstruieren mit Faserverbundwerkstoffen (Fach) / Laminattypen (Lektion)

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• Nennen Sie Vor- und Nachteile quasiisotroper Laminate. + gut geeignet bei sich wechselnden Lastrichtungen+ keine Laminatoptimierung nötig/möglich, nur Wanddicke wird an Belastung angepasst - nicht Leichtbau optimal- Steifigkeit von CFK-HT laminat nur etwa wie bei Alu- Dichtevorteil geringer (CFK 1,55/AL 2,85 = 0,54)- Einsatz für eher niedrig beanspruchte Strukturen
• Was ist ein „ausgeglichener Winkelverbund“ und wie unterscheidet er sich von einem Flugzeugbau-Laminat? Ausgeglichener Winkelverbund hat gleich viele +Orientierungen wie -Orientierungenund kann im Gegensatz zu Flugzeuglaminat auch Winkel außerhalb 0°, 45° und 90°annehmen und andere Schichtdicke und Flugzeugbaulaminat ist nicht zwangsweise symmetrisch
• Was sind Schublaminate und wofür werden sie eingesetzt? +/- 45° Bauteile mit überwiegender Schubbelastung- Rohr mit Torsionsbelastung- Schubstege von Biegeträgern
• Für welche Bauteile werden UD-Laminate eingesetzt, welche Vor- und Nachteile haben sie? + geringes Gewicht - nur Einachsige Zug-/ Druckbelastung- keine Schubbelastungen z.B. für: Schwungräder, Schlaufenanschlüsse, Blattfedern, Umfangsbandagen
• Ein Laminat ist symmetrisch, wenn … Ein Laminat ist symmetrisch, wenn... ...für jede Lage auf einer Seite einer Mittelfläche liegt eine entsprechende Lage imgleichen Abstand auf der anderen Seite mit gleicher Dicke, Orientierung und Werkstoff
• Ein Laminat ist ausgeglichen, wenn … Ein Laminat ist ausgeglichen, wenn … ...für jede Lage mit einem +Orientierungswinkel eine entsprechende Lage mit -Orientierungswinkel (gleiche Dicke, gleicher Werkstoff) vorhanden ist. (0° liegt 90° entgegen)
• Ein Laminat ist asymmetrisch, wenn … Ein Laminat ist asymmetrisch, wenn … ...für jede Lage mit +Orientierungswinkel auf einer Seite einer Mittelfläche liegt eine Lage mit -Orientierungswinkel im gleichen Abstand auf der anderen Seite mit gleicher Dicke und Werkstoff
• Wie wird ein quasi-isotropes Laminat aufgebaut welche Eigenschaften hat es? - symmetrischer Laminataufbau- Überlagerung von min. drei Faserrichtungen mit gleicher Faserwinkeldifferenz Eigenschaften: + gut geeignet bei sich wechselnden Lastrichtungen+ keine Laminatoptimierung nötig/möglich, nur Wanddicke wird an Belastung angepasst - nicht Leichtbau optimal- Einsatz für eher niedrig beanspruchte Strukturen
• Welche Vor- und Nachteile haben quasi-isotrope Laminate? + gut geeignet bei sich wechselnden Lastrichtungen+ keine Laminatoptimierung nötig/möglich, nur Wanddicke wird an Belastung angepasst - nicht Leichtbau optimal- Steifigkeit von CFK-HT laminat nur etwa wie bei Alu- Dichtevorteil geringer (CFK 1,55/AL 2,85 = 0,54)- Einsatz für eher niedrig beanspruchte Strukturen
• Warum ist der Schubmodul eines Kreuzverbundes (in X-Richtung) nicht größer als der eines UD-Laminates? Da bei Schubbelastung die Fasern praktisch nicht tragen, nur die Matrix
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• Wie kann man die Schichtdicken eines Schublaminates optimieren? Für welche Art Fasern und für welche Lastfälle geht das? In einem Schubbeanspruchten +/- 45° Laminat ist eine Schicht günstig und eine Schichtungünstig belastet --> Die ungünstig belastete Schicht wird dünner ausgeführt als die günstig belastete Faserart: GF-EP Lastfälle: Schubspannungsrichtung darf nicht varriieren, kräfte=Statisch z.B. wenn Gewichtskräfte statisch wirken S.33
• Wie ändern sich die Eigenschaften Festigkeit und Steifigkeit, wenn die Schichten eines Laminates bei konstant bleibender Dicke des Laminates immer dünner ausgeführt werden? - Festigkeit wird besser - Steifigkeit, E-Modul wird nicht besser S.51
• Was ist ein Kreuzverbund und welche Eigenschaften hat er? - 0° / 90° - Laminat- gut, wenn Hauptrichtungen im ESZ bekannt- Orientierung der Fasern in Hauptrichtungen- z.B. Innendruckbelastete Rohre- orthotrop- keine Dehnungs-Schiebungs-Kopplung- thermische Eigenspannung maximal- Schubmodul klein (wie UD-Schicht)
• Was bedeutet es, wenn Dehnung und Schiebung gekoppelt sind und wann tritt das auf? Bedeutet, dass eine belastete Schicht sich anisotrop verhält Im Grunde durch Normalkraft aufgebaute Schubspannungen/Schiebungen...also zB. es zieht sich lang sich und wird schräg wenn du dran ziehst Tritt auf bei nicht ausgeglichenen Winkelverbund (z.B. schräg zur Faserrichtungbelastete UD-Schicht
• Was kennzeichnet einen ausgeglichenen Winkelverbund, wie wird er hergestellt? - gerade Anzahl Schichten- paarweise Zuordnung der Schichten     - gleich große Winkel mit entgegengesetzten Vorzeichen (0° ~ 90°)     - gleiche Schichtdicken, Fasertypen, Faservolumenanteile- Kopplung von Dehnungen und Schiebungen heben sich auf- z.B. Wickelverfahren (auch Prepreg und Handauflege)
• Wie ist ein Flugzeugbaulaminat aufgebaut, welche Eigenschaften hat es? - braucht auf jedem Fall eine 0°,45°,-45° und 90° Schicht- gut geeignet für wechselnde Lastrichtungen- hohe Lochleibungsfestigkeit- einfach zu fertigen - nicht zwangsweise symmetrisch (0, 0, 45, -45, 90, 90 / 90, 90, -45, 45, 0, 0)
• Welche Vorteile hat ein Flugzeugbaulaminat? + gut geeignet für wechselnde Lastbedingungen+ in Laminatebene isotrop (bei gleichdicken Schichten)+ gute Nietbarkeit+ jeder ebene Spannungszustand kann überwiegend durch Fasern aufgenommen werden

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