Materialgerechtes Fügen von Faserverbundprofilen:
Gespeichert in:
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| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Fraunhofer-IRB-Verl.
2014
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| Schriftenreihe: | Forschungsinitiative Zukunft Bau
2925 |
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| Beschreibung: | VI, 165, B S. Ill., graph. Darst. |
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INHALT III
INHALT
1 EINLEITUNG 1
1.1 FASER-KUNSTSTOFF-VERBUNDWERKSTOFFE IM BAUWESEN 1
1.2 PROBLEMSTELLUNG .2
1.3 LOESUNGSANSATZ 3
1.4 REALISIERUNG .4
1.5 ZIELE 4
2 DURCHFUEHRUNG DER FORSCHUNGSAUFGABE 5
2.1 BEANTRAGTER ARBEITSPLAN 5
2.2 DURCHGEFUEHRTE TAETIGKEITEN 6
2.3 GLIEDERUNG 8
3 GRUNDLAGEN (AP2) 9
3.1 FASERVERBUNDWERKSTOFFE 9
3.1.1 BEGRIFFSDEFINITIONEN 9
3.1.2 WIRKUNGSPRINZIP 10
3.2 FASERN 11
3.2.1 ALLGEMEINES 11
3.2.2 GLASFASER 11
3.2.3 KENNWERTE DER VERWENDETEN GLASFASER 14
3.2.4 CARBONFASER 14
3.2.5 KENNWERTE DER VERWENDETEN CARBONFASER 15
3.3 MATRIXWERKSTOFFE 16
3.3.1 POLYMERE 16
3.3.2 METALLE 17
3.4 HERSTELLUNG VON FASER-KUNSTSTOFF-VERBUNDEN 18
3.4.1 ALLGEMEINES 18
3.4.2 ANGEWANDTES VERFAHREN FUER DIE PROBEKOERPERHERSTELLUNG 19
3.5 HERSTELLUNG VON FASER-METALL-VERBUNDE 20
3.5.1 ALLGEMEINES 20
3.5.2 PERMEABILITAET (DURCHLAESSIGKEIT) 21
3.5.3 UMFORMEN IM TEILERSTARRTEN ZUSTAND 22
3.5.4 GRENZFLAECHENREAKTIONEN BEI FMV 24
3.6 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN 27
3.6.1 ALLGEMEINES 27
3.6.2 SPANNUNGSVERTEILUNG IN FASERRICHTUNG 27
3.6.3 MATERIALEIGENSCHAFTEN EINER UD-SCHICHT 28
INSTITUT FUER LEICHTBAU ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN
INSTITUT FUER UMFORMTECHNIK
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IV INHALT
3.6.4 BRUCHGESCHEHEN 28
3.7 KORROSIONSVERHALTEN 29
4 VERBINDUNGEN 30
4.1 ALLGEMEINES 30
4.2 LOCHLEIBUNGSVERBINDUNGEN 33
4.3 BEMESSUNGSREGELN FUER LOCHLEIBUNGSVERBINDUNGEN 35
4.3.1 FKV-BEMESSUNGSREGELN 35
4.3.2 GFK-PULTRUSIONSPROFILE DER FIRMA FIBERLINE 37
4.3.3 GFK MIT S-GLASFASERN 39
4.3.4 CFK 40
4.3.5 ALUMINIUM 41
4.3.6 METALLISCHE VERBUNDWERKSTOFFE 43
4.4 REFERENZWERTE 44
4.4.1 BAUTEILGEOMETRIE 44
4.4.2 TRAGLASTEN DER VERGLEICHSBAUTEILE 45
5 DAS NEU ENTWICKELTE HERSTELLUNGSVERFAHREN (AP3 UND AP4) 47
5.1 RANDBEDINGUNGEN 47
5.2 WESENTLICHE AENDERUNG GEGENUEBER DEM THIXOSCHMIEDEVERFAHREN 48
5.3 FESTLEGUNG DER BAUTEILGEOMETRIE 48
5.4 BEWERTUNG UNTERSCHIEDLICHER WERKZEUGKONZEPTE 50
5.5 KONSTRUKTION DES FORMGEBUNGSWERKZEUGS 52
5.6 SIMULATIVE AUSLEGUNG DES FORMGEBUNGSWERKZEUGS 54
5.6.1 THERMODYNAMISCHE AUSLEGUNG DES FORMGEBUNGSWERKZEUGS 54
5.6.2 SIMULATION DES MATERIALFLUSSES IN DER WERKZEUGKAVITAET 56
5.7 FERTIGUNG DES ENTWICKELTEN FORMGEBUNGSWERKZEUGS 59
5.8 VERFAHRENSABLAUF 60
5.9 PARAMETERSTUDIE ZUR MAXIMIERUNG DES FASERVOLUMENGEHALTS 61
5.9.1 PARAMETER 61
5.9.2 EINSCHRAENKUNGEN 61
5.9.3 BEWERTUNGSKRITERIUM 61
5.9.4 ERGEBNISSE DER PARAMETERSTUDIE 63
5.10 BESCHREIBUNG DER ERREICHTEN BAUTEILQUALITAET 68
5.10.1 AEUSSERES ERSCHEINUNGSBILD DER HERGESTELLTEN BAUTEILE 68
5.10.2 INFILTRATIONSGUETE DER FASERN UND MATERIALQUALITAET DER
ALUMINIUMMATRIX 70
5.11 ZUSAMMENFASSUNG 71
6 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN (AP5) 72
6.1 ZUGVERSUCHE 73
6.1.1 UNTERSUCHTE PARAMETER 73
6.1.2 SYSTEMATIK DER PROBEKOERPERBEZEICHNUNG 73
6.1.3 PROBEKOERPERGEOMETRIE UND HERSTELLUNG 73
6.1.4 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 75
INSTITUT FUER LEICHTBAU ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN
INSTITUT FUER UMFORMTECHNIK
INHALT V
6.1.5 MESSTECHNIK ZUR DEHNUNGSMESSUNG 75
6.1.6 VORVERSUCHE 75
6.1.7 BEZEICHNUNGSSYSTEMATIK FUER DIE ERGEBNISDARSTELLUNG 77
6.1.8 VERSUCHSERGEBNISSE DES ALUMINIUMGRUNDWERKSTOFFS 78
6.1.9 VERSUCHSERGEBNISSE DER ALUMINIUM-CARBONFASER-PROBEN (AI_C2) 79
6.1.10 VERSUCHSERGEBNISSE DER ALUMINIUM-CARBONFASER-PROBEN (AI_C4) 81
6.1.11 VERSUCHSERGEBNISSE DER ALUMINIUM-CARBONFASER-PROBEN (AI_C8) 83
6.1.12 VERSUCHSERGEBNISSE DER ALUMINIUM-GLASFASER-PROBEN (AI_G2) 85
6.1.13 VERSUCHSERGEBNISSE DER ALUMINIUM-GLASFASER-PROBEN (AI_G4) 87
6.1.14 VERSUCHSERGEBNISSE DER ALUMINIUM-GLASFASER-PROBEN (AI_G8) 89
6.1.15 DISKUSSION DER ERGEBNISSE DER ALUMINIUMPROBEN 91
6.1.16 DISKUSSION DER ERGEBNISSE DER ALUMINIUM-CARBONFASER-PROBEN 94
6.1.17 DISKUSSION DER ERGEBNISSE DER ALUMINIUM-GLASFASER-PROBEN ,.100
6.1.18ZUSAMMENFASSSUNG ALLER ZUGVERSUCHE 103
6.2 AUSZUGSVERSUCHE 104
6.2.1 RANDBEDINGUNGEN UND ANNAHMEN 104
6.2.2 PROBEKOERPERGEOMETRIE 105
6.2.3 PROBEKOERPERHERSTELLUNG 106
6.2.4 SYSTEMATIK DER PROBEKOERPERBEZEICHNUNG 107
6.2.5 MESSTECHNIK ZUR DEHNUNGSMESSUNG 107
6.2.6 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 107
6.2.7 ERGEBNISSE DER AUSZUGSVERSUCHE AN CARBONFASERPROBEN 108
6.2.8 ERGEBNISSE DER AUSZUGSVERSUCHE AN GLASFASERPROBEN 113
6.2.9 DISKUSSION UND BEWERTUNG DER AUSZUGSVERSUCHE 118
6.3 BAUTEILVERSUCHE AN LOCHLEIBUNGSVERBINDUNGEN 119
6.3.1 PROBEKOERPER 119
6.3.2 PROBEKOERPERHERSTELLUNG 120
6.3.3 MESSTECHNIK ZUR DEHNUNGSMESSUNG 121
6.3.4 VERSUCHSANORDNUNG 122
6.3.5 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 122
6.3.6 ERGEBNISSE DER BAUTEILE MIT CARBONFASERN 123
6.3.7 ERGEBNISSE DER BAUTEILE MIT GLASFASERN 126
6.3.8 DISKUSSION UND BEWERTUNG DER ERGEBNISSE DER BAUTEILVERSUCHE 129
7 NUMERISCHE UNTERSUCHUNGEN 131
7.1 ALLGEMEINES 131
7.2 ANNAHMEN 133
7.2.1 VERBUNDVERHALTEN VON FASER UND MATRIX 133
7.2.2 ANNAHMEN ZU DEN FASEREIGENSCHAFTEN 133
7.2.3 ANNAHMEN ZUM MATRIXWERKSTOFF 134
7.2.4 MATERIALKENNWERTE DER VERBUNDPARTNER 135
7.2.5 VERSAGENSKRITERIEN 135
7.3 BAUTEILVERSUCHE 138
7.3.1 MODELLIERUNG 138
7.3.2 VALIDIERUNG DES NUMERISCHEN MODELLS 139
7.3.3 PROGNOSE DER BAUTEILBRUCHKRAEFTE 144
7.3.4 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE 146
7.4 OPTIMIERUNG DES UEBERGANGS VON DER POLYMEREN ZUR METALLISCHEN
MATRIX 149
INSTITUT FUER LEICHTBAU ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN
INSTITUT FUER UMFORMTECHNIK
VI INHALT
7.4.1 MODELLIERUNG DES UEBERGANGS 150
7.4.2 ERGEBNISSE DER NUMERISCHEN BERECHNUNGEN DES OPTIMIERTEN
UEBERGANGS 151
8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 152
8.1 ZUSAMMENFASSUNG 152
8.2 AUSBLICK 153
8.2.1 VERWENDUNG IM BAUWESEN 153
8.2.2 VERWENDUNG IN ANDEREN BEREICHEN 153
8.2.3 WEITERENTWICKLUNGSANSAETZE 154
LITERATUR 155
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 159
TABELLENVERZEICHNIS 164
ANHANG A
ANHANG 1 ERGEBNISSE DER ZUGVERSUCHE AUS [71] A
INSTITUT FUER LEICHTBAU ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN
INSTITUT FUER UMFORMTECHNIK |
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