Beitrag zur Entwicklung punktueller Lasteinleitungen und Verbesserung der Versagensanalyse für Faser-Kunststoff-Verbund-Strukturen unter zyklischer Belastung:
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| Format: | Thesis Book |
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| Published: |
Kaiserslautern
Inst. für Verbundwerkstoffe
2008
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| Series: | IVW-Schriftenreihe
81 |
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| Online Access: | Kurzbeschreibung Inhaltsverzeichnis |
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IVW - SCHRIFTENREIHE BAND 81 INSTITUT FUER VERBUNDWERKSTOFFE GMBH -
KAISERSLAUTERN TIM JOACHIM NOLL BEITRAG ZUR ENTWICKLUNG PUNKTUELLER
LASTEINLEITUNGEN UND VERBESSERUNG DER VERSAGENSANALYSE FUER FASER-
KUNSTSTOFF-VERBUND-STRUKTUREN UNTER ZYKLISCHER BELASTUNG
INHALTSVERZEICHNIS VORWORT V KURZFASSUNG V ABSTRACT VII NOMENKLATUR .IX
1 EINLEITUNG UND ZIELSETZUNG 1 1.1 EINFUEHRUNG IN DIE THEMATIK 1 1.2
AUFGABENSTELLUNG UND ZIELSETZUNG DER ARBEIT 4 1.2.1 EINLEITUNG
PUNKTUELLER LASTEN IN DICKWANDIGE CFK-STRUKTUREN 4 1.2.2 ERWEITERUNG DER
RECHNERISCHEN LEBENSDAUERANALYSE VON FKV DURCH BERUECKSICHTIGUNG EINES
NICHTLINEAREN MATERIALVERHALTENS 5 2 STAND DER FORSCHUNG 6 2.1
FASER-KUNSTSTOFF-VERBUNDE 6 2.2 PUNKTUELLE LASTEINLEITUNG IN FKV 8 2.2.1
ALLGEMEINE KLASSIFIZIERUNG VON LASTEINLEITUNGEN 8 2.2.2
BOLZENVERBINDUNGEN 9 2.2.3 VERSCHRAUBUNGEN 10 2.2.4 PRESSVERBAENDE 12
2.2.5 INTEGRATION VON LAGERN 12 2.2.6 SONDERFORMEN LOESBARER VERBINDUNGEN
13 2.3 SPANENDE BEARBEITUNG VON FKV 15 2.3.1 BEARBEITUNGSPROZESS UND
-WERKZEUGE 15 2.3.2 BOHREN VON FKV 15 2.3.3 GEWINDEFERTIGUNG IN FKV 16
2.4 PHYSIKALISCHES VERHALTEN VON FKV, EINZELSCHICHTBASIERTE VERSAGENS-
ANALYSE 17 2.5 SCHWINGERMUEDUNG UND RECHNERISCHE LEBENSDAUERANALYSE VON
FKV 23 2.5.1 SCHWINGERMUEDUNGSVERHALTEN 23 2.5.2 GRUNDLAGEN DER
BETRIEBSFESTIGKEIT 24 2.5.3 MODELLIERUNG DES SCHWINGERMUEDUNGSVERHALTENS
26 2.5.4 METHODEN DER RECHNERISCHEN LEBENSDAUERANALYSE 28 I
INHALTSVERZEICHNIS 2.5.5 PROGRAMMSYSTEME ZUR RECHNERISCHEN
LEBENSDAUERVORHERSAGE VON FKV 31 3 ENTWICKLUNG PUNKTUELLER
LASTEINLEITUNGEN FUER DICKWANDIGE CFK-STRUKTUREN 32 3.1 AUSGANGSSITUATION
UND BELASTUNGSANFORDERUNGEN 32 3.2 PROBEKOERPERHERSTELLUNG UND
-GEOMETRIE, VERWENDETE FASER- UND MATRIXHALBZEUGE 33 3.3
WERKSTOFFKENNGROESSEN FUER DIE AUSLEGUNG DER LASTEINLEITUNGEN 34 3.4
INTEGRATION VON ZYLINDERROLLENLAGERN IN EINE DICKWANDIGE CFK-
STRUKTURUMGEBUNG 36 3.4.1 ENTWURF DER LASTEINLEITUNGSKONSTRUKTION WAHL
DES FUEGEVERFAHRENS 36 3.4.2 *RING IN RING"-MODELL 39 3.4.3 AUSLEGUNG DES
PRESSVERBANDES 41 3.4.4 FINITE-ELEMENTE-BERECHNUNG DER LAGERFUEGUNG 44
3.4.5 THERMISCHES UND MECHANISCHES FUEGEN DER LAGER 45 3.4.6
QUALITAETSANALYSE DER FUEGUNG 46 3.4.7 PRUEFUNGEN DER LAGERINTEGRATION
UNTER BETRIEBSBEDINGUNGEN 49 3.5 ZULAESSIGE FLAECHENPRESSUNG SENKRECHT ZUR
LAMINATEBENE 51 3.5.1 AUSLEGUNGSGRUNDLAGEN FUER SCHRAUBEN- UND
BOLZENVERBINDUNGEN. 51 3.5.2 EXPERIMENTELLE BESTIMMUNG DER ZULAESSIGEN
FLAECHENPRESSUNG 51 3.6 TRAGVERHALTEN VON DIREKTVERSCHRAUBTEN
GEWINDEEINSAETZEN 57 3.6.1 ANFORDERUNGEN 57 3.6.2 LASTEINLEITUNGSKONZEPTE
UND BEWERTUNG 57 3.6.3 ENTWURF DER LASTEINLEITUNG IM UNTERGURTBEREICH
DER CFK-BRUECKE. 60 3.6.4 VERSUCHSAUFBAU UND PRUEFMETHODIK 61 3.6.5
QUALITAETSSICHERUNG 62 3.6.6 ERGEBNISSE DER AUSZUGVERSUCHE 63 3.6.7
BESTIMMUNG DES'MAXIMALEN ANZIEHDREHMOMENTS 67 3.6.8 SCHADENSANALYSE 69 4
LEBENSDAUERANALYSE VON FKV UNTER BERUECKSICHTIGUNG WERKSTOFFLICHER
NICHTLINEARITAET 71 INHALTSVERZEICHNIS 4.1 AUSGANGSSITUATION 71 4.2
UNTERSUCHTER CFK-WERKSTOFF UND CHARAKTERISIERTE CFK-LAMINATE 72 4.3
EXPERIMENTELLE CHARAKTERISIERUNG VON CF/VEUH:ETBN-LAMINATEN 73 4.3.1
ERMITTLUNG DER NICHTLINEAREN (CTI - EI)- UND (T21 - 721)-
WERKSTOFFKENNKURVEN 73 4.3.2 ERMITTLUNG DER NICHTLINEAREN (T21
-Y2I)-WERKSTOFFKENNKURVEN NACH ZYKLISCHER EINSTUFENBELASTUNG 73 4.3.3
EINSTUFENVERSUCHE BIS ZUM VERSAGEN DER PROBE 75 4.4 MODELLIERUNG DER
NICHTLINEAREN SPANNUNGS-VERZERRUNGS-BEZIEHUNGEN 77 4.4.1
MODELLIERUNGSANSATZ UND METHODE 77 4.4.2
SPANNUNGS-VERZERRUNGS-BEZIEHUNGEN QUASI-STATISCHER KENNGROESSEN 78 4.4.3
SCHUBSPANNUNGS-SCHIEBUNGS-BEZIEHUNGEN NACH ZYKLISCHER EINSTUFENBELASTUNG
80 4.5 MODELLIERUNG DES STEIFIGKEITSABFALLS 82 4.6 MODELLIERUNG VON
ZEITFESTIGKEIT UND RESTFESTIGKEITSABFALL 83 4.6.1 EXPRIMENTELLE
DATENBASIS UND MODELLIERUNGSANSAETZE 83 4.6.2 ZEITFESTIGKEITSMODELL DES
KRITISCHEN ELEMENTS 83 4.6.3 RESTFESTIGKEITSABFALLMODELL DES KRITISCHEN
ELEMENTS 85 4.7 SCHICHTENWEISE RECHNERISCHE LEBENSDAUERANALYSE 86 4.7.1
PROGRAMM ZUR RECHNERISCHEN LEBENSDAUERANALYSE - STRUKTUR UND
FUNKTIONSWEISE 86 4.7.2 EINGANGSGROESSEN 88 4.7.3 ITERATIONSPRINZIP ZUR
ERMITTLUNG NICHTLINEARER SPANNUNGEN 89 4.7.4 ANSTRENGUNGSANALYSE UND
STEIFIGKEITSDEGRADATION 92 4.7.5 BERUECKSICHTIGUNG VON
DELAMINATIONSSCHAEDIGUNGEN 98 4.7.6 VALIDIERUNG DER DEGRADATIONS- UND
DELAMINATIONSMODELLE 102 4.8 RECHNERISCHE LEBENSDAUERVORHERSAGE BEI
MINITWIST-BELASTUNG 105 4.8.1 MINITWIST - BELASTUNGSKOLLEKTIV 105 4.8.2
DURCHGEFUEHRTE LEBENSDAUERANALYSEN 106 4.8.3 LEBENSDAUERANALYSE MIT
VORGABE VON LINEAREN SVB 107 4.8.4 LEBENSDAUERANALYSE MIT VORGABE VON
NICHTLINEARER SVB 108 JV INHALTSVERZEICHNIS 4.8.5 LEBENSDAUERANALYSE MIT
VORGABE VON LINEARER UND NICHT-LINEARER SVB SOWIE DELAMINATION 109 5
DISKUSSION 112 6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 120 ANHANG A 124 A.1
OEFFNUNGEN, KERBEN UND SPANNUNGSKONZENTRATIONEN IN FKV 124 A.2
BOLZENVERBINDUNGEN 130 A.3 WIRKEBENENKRITERIUM NACH PUCK 133 A.4
AUSLEGUNG EINER PRESSPASSUNG NACH DIN 7190 136 LITERATURVERZEICHNIS 137 |
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IVW - SCHRIFTENREIHE BAND 81 INSTITUT FUER VERBUNDWERKSTOFFE GMBH -
KAISERSLAUTERN TIM JOACHIM NOLL BEITRAG ZUR ENTWICKLUNG PUNKTUELLER
LASTEINLEITUNGEN UND VERBESSERUNG DER VERSAGENSANALYSE FUER FASER-
KUNSTSTOFF-VERBUND-STRUKTUREN UNTER ZYKLISCHER BELASTUNG
INHALTSVERZEICHNIS VORWORT V KURZFASSUNG V ABSTRACT VII NOMENKLATUR .IX
1 EINLEITUNG UND ZIELSETZUNG 1 1.1 EINFUEHRUNG IN DIE THEMATIK 1 1.2
AUFGABENSTELLUNG UND ZIELSETZUNG DER ARBEIT 4 1.2.1 EINLEITUNG
PUNKTUELLER LASTEN IN DICKWANDIGE CFK-STRUKTUREN 4 1.2.2 ERWEITERUNG DER
RECHNERISCHEN LEBENSDAUERANALYSE VON FKV DURCH BERUECKSICHTIGUNG EINES
NICHTLINEAREN MATERIALVERHALTENS 5 2 STAND DER FORSCHUNG 6 2.1
FASER-KUNSTSTOFF-VERBUNDE 6 2.2 PUNKTUELLE LASTEINLEITUNG IN FKV 8 2.2.1
ALLGEMEINE KLASSIFIZIERUNG VON LASTEINLEITUNGEN 8 2.2.2
BOLZENVERBINDUNGEN 9 2.2.3 VERSCHRAUBUNGEN 10 2.2.4 PRESSVERBAENDE 12
2.2.5 INTEGRATION VON LAGERN 12 2.2.6 SONDERFORMEN LOESBARER VERBINDUNGEN
13 2.3 SPANENDE BEARBEITUNG VON FKV 15 2.3.1 BEARBEITUNGSPROZESS UND
-WERKZEUGE 15 2.3.2 BOHREN VON FKV 15 2.3.3 GEWINDEFERTIGUNG IN FKV 16
2.4 PHYSIKALISCHES VERHALTEN VON FKV, EINZELSCHICHTBASIERTE VERSAGENS-
ANALYSE 17 2.5 SCHWINGERMUEDUNG UND RECHNERISCHE LEBENSDAUERANALYSE VON
FKV 23 2.5.1 SCHWINGERMUEDUNGSVERHALTEN 23 2.5.2 GRUNDLAGEN DER
BETRIEBSFESTIGKEIT 24 2.5.3 MODELLIERUNG DES SCHWINGERMUEDUNGSVERHALTENS
26 2.5.4 METHODEN DER RECHNERISCHEN LEBENSDAUERANALYSE 28 I
INHALTSVERZEICHNIS 2.5.5 PROGRAMMSYSTEME ZUR RECHNERISCHEN
LEBENSDAUERVORHERSAGE VON FKV 31 3 ENTWICKLUNG PUNKTUELLER
LASTEINLEITUNGEN FUER DICKWANDIGE CFK-STRUKTUREN 32 3.1 AUSGANGSSITUATION
UND BELASTUNGSANFORDERUNGEN 32 3.2 PROBEKOERPERHERSTELLUNG UND
-GEOMETRIE, VERWENDETE FASER- UND MATRIXHALBZEUGE 33 3.3
WERKSTOFFKENNGROESSEN FUER DIE AUSLEGUNG DER LASTEINLEITUNGEN 34 3.4
INTEGRATION VON ZYLINDERROLLENLAGERN IN EINE DICKWANDIGE CFK-
STRUKTURUMGEBUNG 36 3.4.1 ENTWURF DER LASTEINLEITUNGSKONSTRUKTION WAHL
DES FUEGEVERFAHRENS 36 3.4.2 *RING IN RING"-MODELL 39 3.4.3 AUSLEGUNG DES
PRESSVERBANDES 41 3.4.4 FINITE-ELEMENTE-BERECHNUNG DER LAGERFUEGUNG 44
3.4.5 THERMISCHES UND MECHANISCHES FUEGEN DER LAGER 45 3.4.6
QUALITAETSANALYSE DER FUEGUNG 46 3.4.7 PRUEFUNGEN DER LAGERINTEGRATION
UNTER BETRIEBSBEDINGUNGEN 49 3.5 ZULAESSIGE FLAECHENPRESSUNG SENKRECHT ZUR
LAMINATEBENE 51 3.5.1 AUSLEGUNGSGRUNDLAGEN FUER SCHRAUBEN- UND
BOLZENVERBINDUNGEN. 51 3.5.2 EXPERIMENTELLE BESTIMMUNG DER ZULAESSIGEN
FLAECHENPRESSUNG 51 3.6 TRAGVERHALTEN VON DIREKTVERSCHRAUBTEN
GEWINDEEINSAETZEN 57 3.6.1 ANFORDERUNGEN 57 3.6.2 LASTEINLEITUNGSKONZEPTE
UND BEWERTUNG 57 3.6.3 ENTWURF DER LASTEINLEITUNG IM UNTERGURTBEREICH
DER CFK-BRUECKE. 60 3.6.4 VERSUCHSAUFBAU UND PRUEFMETHODIK 61 3.6.5
QUALITAETSSICHERUNG 62 3.6.6 ERGEBNISSE DER AUSZUGVERSUCHE 63 3.6.7
BESTIMMUNG DES'MAXIMALEN ANZIEHDREHMOMENTS 67 3.6.8 SCHADENSANALYSE 69 4
LEBENSDAUERANALYSE VON FKV UNTER BERUECKSICHTIGUNG WERKSTOFFLICHER
NICHTLINEARITAET 71 INHALTSVERZEICHNIS 4.1 AUSGANGSSITUATION 71 4.2
UNTERSUCHTER CFK-WERKSTOFF UND CHARAKTERISIERTE CFK-LAMINATE 72 4.3
EXPERIMENTELLE CHARAKTERISIERUNG VON CF/VEUH:ETBN-LAMINATEN 73 4.3.1
ERMITTLUNG DER NICHTLINEAREN (CTI - EI)- UND (T21 - 721)-
WERKSTOFFKENNKURVEN 73 4.3.2 ERMITTLUNG DER NICHTLINEAREN (T21
-Y2I)-WERKSTOFFKENNKURVEN NACH ZYKLISCHER EINSTUFENBELASTUNG 73 4.3.3
EINSTUFENVERSUCHE BIS ZUM VERSAGEN DER PROBE 75 4.4 MODELLIERUNG DER
NICHTLINEAREN SPANNUNGS-VERZERRUNGS-BEZIEHUNGEN 77 4.4.1
MODELLIERUNGSANSATZ UND METHODE 77 4.4.2
SPANNUNGS-VERZERRUNGS-BEZIEHUNGEN QUASI-STATISCHER KENNGROESSEN 78 4.4.3
SCHUBSPANNUNGS-SCHIEBUNGS-BEZIEHUNGEN NACH ZYKLISCHER EINSTUFENBELASTUNG
80 4.5 MODELLIERUNG DES STEIFIGKEITSABFALLS 82 4.6 MODELLIERUNG VON
ZEITFESTIGKEIT UND RESTFESTIGKEITSABFALL 83 4.6.1 EXPRIMENTELLE
DATENBASIS UND MODELLIERUNGSANSAETZE 83 4.6.2 ZEITFESTIGKEITSMODELL DES
KRITISCHEN ELEMENTS 83 4.6.3 RESTFESTIGKEITSABFALLMODELL DES KRITISCHEN
ELEMENTS 85 4.7 SCHICHTENWEISE RECHNERISCHE LEBENSDAUERANALYSE 86 4.7.1
PROGRAMM ZUR RECHNERISCHEN LEBENSDAUERANALYSE - STRUKTUR UND
FUNKTIONSWEISE 86 4.7.2 EINGANGSGROESSEN 88 4.7.3 ITERATIONSPRINZIP ZUR
ERMITTLUNG NICHTLINEARER SPANNUNGEN 89 4.7.4 ANSTRENGUNGSANALYSE UND
STEIFIGKEITSDEGRADATION 92 4.7.5 BERUECKSICHTIGUNG VON
DELAMINATIONSSCHAEDIGUNGEN 98 4.7.6 VALIDIERUNG DER DEGRADATIONS- UND
DELAMINATIONSMODELLE 102 4.8 RECHNERISCHE LEBENSDAUERVORHERSAGE BEI
MINITWIST-BELASTUNG 105 4.8.1 MINITWIST - BELASTUNGSKOLLEKTIV 105 4.8.2
DURCHGEFUEHRTE LEBENSDAUERANALYSEN 106 4.8.3 LEBENSDAUERANALYSE MIT
VORGABE VON LINEAREN SVB 107 4.8.4 LEBENSDAUERANALYSE MIT VORGABE VON
NICHTLINEARER SVB 108 JV INHALTSVERZEICHNIS 4.8.5 LEBENSDAUERANALYSE MIT
VORGABE VON LINEARER UND NICHT-LINEARER SVB SOWIE DELAMINATION 109 5
DISKUSSION 112 6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 120 ANHANG A 124 A.1
OEFFNUNGEN, KERBEN UND SPANNUNGSKONZENTRATIONEN IN FKV 124 A.2
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