Zur Gestaltung von keilförmigen Krafteinleitungen in hoch beanspruchten Faserverbundstrukturen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Dieses Vorhaben befasste sich mit der Gestaltung keilförmiger Krafteinleitungen in hoch beanspruchten Faserverbundstrukturen. Ziel war es, den Konstruktionsingenieur in die Lage zu versetzen, schnell und sicher FKV-Keilanschlüsse auszulegen. Das Projekt konzentrierte sich dabei auf punktuelle, zugbelastete Keil-Krafteinleitungen von rechteckigen, im Pressverfahren hergestellten Bauteilen unter Verwendung von duroplastischem GFK-UD-Prepreg-Material. Zunächst wurden der prinzipielle Aufbau und die Mechanik des Keilanschlusses beschrieben. Hierzu gehörten neben Herstellung, Geometrieparametern und Werkstoffeigenschaften auch die möglichen Versagensformen. Daran schlossen sich quasistatische und Ermüdungsversuche an GFK-Probekörpern an. Hierbei kamen eigens für diese Untersuchungen konstruierte Keil-Prüfeinrichtungen zum Einsatz. Zwecks Validierung der Versuchsergebnisse wurden die Probekörper mitsamt Prüfeinrichtung numerisch simuliert. Da die Keil-Krafteinleitung nicht nur aus dem Anschluss des FKV-Bauteils besteht, sondern auch aus der dazugehörigen Klemme, wurde diese ebenso konzipiert, konstruiert und bzgl. der Leichtbaugüte optimiert. Um einordnen zu können, wie hoch der Gütegrad des Keilanschlusses im Vergleich zu alternativen Anschlüssen ist, wurden Zug-Probekörper mit verschiedenen Krafteinleitungen, aber gleichen Bauteileigenschaften in der Grundstruktur, hergestellt und geprüft. Die aus den analytischen, numerischen und experimentellen Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse wurden abschließend zu Gestaltungs- und Fertigungsempfehlungen verdichtet. Diese beinhalten allgemeingültige Empfehlungen sowie parametrische Auslegungs-Diagramme und -Formeln, um FKV-Keilanschlüsse zukünftig schnell und sicher auszulegen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Beitrag zur Gestaltung keilförmiger Krafteinleitungen in hoch beanspruchten Faserverbundstrukturen, AVK-Tagung 2013, Stuttgart
Krebs, Schürmann
- Beitrag zur Gestaltung von Keil-Krafteinleitungen in hoch beanspruchten Faserverbund-Strukturen. Konstruktion; 66, 11/12; 68-74
Krebs, B.; Schürmann, H.
