Design of force introduction onserts for thin-walled fibre-polymer-composites
Plastics Engineering
Final Report Abstract
Ziel dieses Forschungsvorhabens war die Entwicklung von hoch beanspruchten, lokalen Krafteinleitungselementen für die nachträgliche Applikation auf flächige, dünnwandige FKV-Strukturen. Im Fokus stand dabei die Krafteinleitung über einen Gewinde-Turm, der mittels einer Fußplatte auf die Grundstruktur aufgeklebt wird. Da bisherige metallische Lösungen wegen thermischer Inkompatibilität und Korrosionsgefahr zu Problemen führen, sowie aufgrund der Steifigkeitssprünge die Gefahr des Durchstanzens der Laminate besteht, ist das Krafteinleitungselement vollständig aus FKV konzipiert. Im Vordergrund der Entwicklung stand eine maximale Leichtbaugüte, d. h. minimales Gewicht bei maximaler Belastbarkeit der gesamten Verbindung, unter Kopfzug, Querzug und einer Kombination beider Lastfälle. Das Forschungsprojekt lässt sich in Teilthemen aufgliedern: Optimierung der Onsert-Geometrie, insbesondere der Fußplatte, für maximale Belastbarkeit – Optimierung der Kontur der Klebschicht zum Grundlaminat für verschiedene Klebstoffsysteme – Entwicklung einer Onsert-Geometrie mit einer integrierten Winkelbeweglichkeit zum Ausgleich von axialem und angularem Versatz – Experimentelle Prüfung der Entwürfe, insbesondere in Ermüdungsversuchen, und Berücksichtigung der Ergebnisse in den Optimierungsschritten. Gegenüber dem Stand der Technik wurden große Fortschritte erzielt. Es lassen sich nunmehr optimierte Onsertkonturen angeben, die erheblich höhere Lasten ertragen, als bisherige metallische Varianten. Auch können versatzausgleichende Onserts einschließlich des Zusammenhangs Belastbarkeit/erreichbare Winkelbeweglichkeit vorgestellt werden. Für die Konstruktionspraxis von hoher Bedeutung sind die Bauteil-Ermüdungsversuche. Sie vermitteln zum einen mögliche Belastbarkeiten sowie zugehörige Versagensformen. Insgesamt gesehen stehen dem Faserverbundkonstrukteur nunmehr ein Vielzahl von Hinweisen und Anregungen zur Verfügung, Onserts sicher auszulegen.
