Konstruktion & Berechnung von FVK -
Einsatz in statisch und kurzzeitdynamisch belasteten Bauteilen

Industrielle Anwendung der Faserverbundtechnik IV,
Industriekolloquium anlässlich der Beendigung des SFB 332
Aachen 10.04.2001

Prof. Dr.-Ing. Dr. E.h. W. Michaeli,
Prof. Dr.-Ing. H.-G. Reimerdes,
Prof. Dr.-Ing. H. Wallentowitz,
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. M. Weck,
Prof. Dr.-Ing. B. Wulfhorst,
Dipl.-Ing. O. Fischer,
Dipl.-Ing. K. Klopp,
Dipl.-Ing. T. Parr,
Dipl.-Ing. D. Staimer,
Dipl.-Ing. S. Wöste

Zusammenfassung:

Innerhalb dieses Vortrags werden Konstruktions- und Berechnungsbeispiele von Bauteilen aus Faserverbundkunststoffen (FVK) vorgestellt, die statisch oder kurzzeitdynamisch belastet werden. Insbesondere handelt es sich hierbei um einen Überblick über die aktuellen Forschungsergebnisse der Teilprojekte "Aufbau, Prüfung und Aufmachung der Harze und Fasern" und "Konstruktion und Berechnung" innerhalb des von der DFG geförderten Sonderforschungsbereiches 332 (SFB 332). Zusätzlich wird über drei von der DFG geförderte Bauteilentwicklungen innerhalb des Transferbereiches 7 (TB7) berichtet, die einen Wissenstransfer in die Industrie darstellen und dementsprechend in enger Kooperation mit industriellen Partnern durchgeführt werden.

Einleitung:

Konstruktionen auf Basis von Faserverbundbauweisen eröffnen vielfältige Spielräume hinsichtlich der Bauteilgestaltung und strukturellen Auslegung. Die in weiten Grenzen einstellbaren Materialeigenschaften (Faserart, Matrixmaterial, Laminataufbau, etc.) spielen dabei eine entscheidende Rolle. Zur Ausschöpfung des Potenzials des Werkstoffes im modernen Konstruktions- und Entwicklungsprozess nimmt der Einsatz numerischer Berechnungsverfahren stetig zu. Die Anwendungsgebiete numerischer Verfahren reichen von der Substrukturanalyse bis zur Systemauslegung (Bild 1).
Faserverbundwerkstoffe gehören jedoch zu einer Werkstoffsorte, die bei der Berechnung besondere Beachtung erfordert. Der Ermittlung und Implementierung der Materialkennwerte kommt eine besondere Bedeutung zu, da die unterschiedlichen Versagensarten von FVK momentan numerisch nur bedingt abzubilden sind. Aus diesem Grund lässt sich unter den gegebenen Randbedingungen nur das globale Versagensverhalten von Bauteilen und Strukturen qualitativ mit Hilfe der Simulationstechniken hinreichend beschreiben. Die Simulation lokaler Versagensprozesse gestaltet sich durch die komplexen Versagensvorgänge des Materials schwierig.




Bild 1: Anwendungsbeispiel für den Einsatz der FE-Methode zur Auslegung von Bauteilen aus FVK