KT 4 FaTe 2
FaTe 2 Prüfung FS2014
FaTe 2 Prüfung FS2014
Nennen sie die zwei mechanischen Hauptvorteile von Faserverbundwerkstoffe gegenüber metallischen Werkstoffen?
- Gewichtspezifische Eigenschaften
- Spezifsche Festigkeit
Spezifische Steifigkeit
Für welche Spannungszustände sind FVK-Wekstoffe vorallem geeignet? Ein-zwei-dreiachsig? Warum?
Einachsig.
Die sinnvollen FVK-Leichtbauanwendungen liegen also in dem Berecih, de durch die UD- bzw. quasiisotropen Eigenschaften abgesteckt wird, wobei die Richtline "je mehr UD, desto grösser das FVK-Leihctbaupotential"
Auf welche Kriterien können FVK-Werkstoffe dimensioniert werden? 4 Kriterien? Beispiel?
- Chemischde Beständigkeit, Dämpfung, Festigkeit, Nachgiebigkeit
- Spurstange als Dämpfung, Hockeyschläger auf Nachgiebigkeit
Für die Herstellung eines Faserbundbauteils benötigen sie:
Harz 350g, Dichte 1.1 g/cm^3
Fasern 500g, Dichte 1.5 g/cm^3
Berechnen sie den Faservolumengehalt des Bauteils?
Siehe Bild
Für die Herstellung eines Faserbundbauteils benötigen sie:
Harz 350g, Dichte 1.1 g/cm^3
Fasern 500g, Dichte 1.5 g/cm^3
Berechnen sie den Faservolumengehalt des Bauteils?
Siehe Bild
Berechnen sie den Dehnungsfaktor fc für den folgenden werkstoff: GFK mit Epoxidharz, Faservolumengehalt vf=35%
bild
Durch die Verbesserung der Schlichte konnten sie die Haftung(Schubfestigkeit) zwischen Faser und Matrix um 30% steigern.
a) wird die kritische Faserlänge grösser oder kleiner?
b) um wie viel Prozent veränder sich die krit. faserlänge?
a)die Faserlänge wird länger
b)2.6.3
Durch welchen Effekt wird die Energie beim Bruch von Faserverstärkten Kunststoffen abgebaut?
Durch welche vier Parameter können sie die Risszähigkeit Gc positiv beeinflussen?
siehe Bild oder 2.6.13
Erklären sie den Effekt der Dehnungsüberhöhung bei der Querbelastung eines unidirektionalen FVK.
Bei Querbeanspruchung dehnen sich die Fasern aufgrund des höhreren E-Moduls kaum, so dass fast die gesamte Querdehnung von der Matrix erbracht wird.
-Diese lokale innere Dehnung ist viel grösser als die äussere Dehnung. Man spricht von einer Dehnungsvergrösserung
-die Dehnungsvergrösserung der Matrix steigt mit zunehmendem Verhältnis der E-Moduln Ef quer/Em und dem vf an.
- Die überlagerung der Beanspruchung durch die Dehnungsvergrösserung, die Spannungskonzentration und die unterschiedliche Haftfestigkeit führen dazu, dass senkrecht zur Faser nicht einmal die reine Matrixfestigkeit erreicht wird.
- bei glasverstäkten Polyesterharzen beträgt senkrecht zu den Fasern die Festigkeit ca. 0,4 Harzfestigkeit, bei Epoxidharen maximal 0.7 Harzfestigkeit
Erklären sie den Reissverschlusseffekt?
Beschreiben sie die Auswrkung auf die Faserfestigkeit
Bricht eine Faser, wird die Last über die Schubspannungen an die benachbarten Faser nübertragen und wird zusätzlich von diesen Fasern mitaufgenommen.
Buch 2.7.9
Berechnen sie den Dehnungsfaktor fc für den folgenden werkstoff: GFK mit Epoxidharz, Faservolumengehalt vf=35%
bild
a) Erklären sie das knie im o-e-Diagramm eines 0°/90° Verbundes.
b) Warum tritt das Knie im o-e-Diagramm eines 0°/90° Verbundes vor allem bie GFK auf und weniger bei CFK?
a) Das Knie entsteht durch Risse
b) Grösseres E-Modul
Welche Verformungen traten auf, wenn das Laminat orthotrop ist und die Beanspruchung der Orthropierichtung entspicht?
Machen sie eine Skizze?
bei istropen Werkstoffen rufen Normalspannungen nur Dehnungen und Schubspannugen nur Schiebungen hervor
ein orthotroper Werkstoff zeigt eine Entkoppelung nur, wenn die äusseren Lasten in Richtung der Orthopieachsen angreifen skizze s4.2.2
Beschreiben sie die Versagensmodi der Einzelschicht im ebenen Spannungszustand?
Versagen durch Bruch, Unter Druck beulen, Zwischenfaserbruch, (Delamination)
Warum treten bei Faserverbundbauteilen Randspannungen auf?
Durch das Verkleben der Einzelschichten wird die Verformung behindert, was widerum zu Randspannungen führt.
Zu welchen Beschädigungen können Randspannungen führen?
5.12.4
Die Randspannungen führen zu Schälspannungen
Nennen sie 3 Fälle, bei denen Impact / dasy Impactverhalten bei FVK eine Rolle spielt.
Impact führt zu Delamination, Mikrorisse, Zwischenfaserbrüche, Faserbruch
Warum ist eine Schlagbeanspruchung bei Faserverbundbauteilen im Vergleich zu metallischen Werkstoffen so kritisch?
Bei niedriger Schlagenergie sind es annähernd Querrisse in den einzelnen
Lagen. Die Anzahl der Querrisse ist dabei bei dem spröden Matrixsystem
höher als bei den duktilen Systemen.
Wird die Schlagenergie weiter gesteigert, werden zusätzlich zu den
Querrissen grossflächige Delaminationen entlang den einzelnen Faserlagen
erkennbar.
9.1.7
Fachartikel: Methodisches Konstruieren von Leichtbaustrukturen:
Warum ist bei Faserverbundwerkstoffen die Werkstoffauswahl so zentral?
Wird die Schlagenergie weiter gesteigert, werden zusätzlich zu den
Querrissen grossflächige Delaminationen entlang den einzelnen Faserlagen
erkennbar.
Wie wir die Widerstandsfähigkeit der BTW Führungskabine erklärt?
Welche Stoffe sind hauptsächlich an der Vernichtung der Crashenergie beteiligt?
Mit der Konstruktion und der Zusammenstzung der Materialien.
Dreischichtig verklebtes Sicherheitsglas. dreischichtige Sandwichstruktur mit Aussen und innenhaut aus GFK und einem zäh-hartem Schaumkern. der Schaumkern hat die Enrgie aufenommen und verteilt in der ganzen Struktur
kreuzen sie die einzige korrekte Aussage an:
Beschreiben sie die qualitativ den Verlauf, um eine Composite-Berechnung in Ansys durchführen zu können
1. Materialien laden, 2. Teil importieren, 3. Lageraufbau definieren, 4. Rosette erstellen, 5. Lagen der Form zuweisen, 6. Berechnen
Ansys ACP und andere FE-Software arbeitet mit den Indizes1, 2, 3 um die grundlegenden Richtungen zu definieren. Was bedeutet das
Indizes stehen für die Lagen in der sie Belastungen verursachen und wirken
Erklären sie den Effekt der Dehnungsüberhöhungen
Bei Queranspruchung dehnen sich die Fasern aufgrund des höheren e-Moduls kaum, so dass fast die gesamte Querdehnung von der Matrix erbracht werden muss.
Von einem Composite-Material sind folgende Materialkennwerte bekannt:
-E-Modul der Faser:230GPa
-E-Modul der Matrix: 3500 MPa
Faservolumenanteil: 58%
E1=123.9 GPa, E2=14GPa
Ansys ACP gestattet die Auswertung einer Simulation nach unterschiedlichen Versagenskriterien. Nennen sie ein für Composite-Simulationen verfügbares, geeignetes Versagenskriterium und dessen Vorteil?
Versagensart nach Haschin.
Es wird zwischen Faser- und Zwischenfaserbruch unterschieden, und beachtet ob Zug oder Druck
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Lernkarten
Nennen sie die zwei mechanischen Hauptvorteile von Faserverbundwerkstoffe gegenüber metallischen Werkstoffen?
- Gewichtspezifische Eigenschaften
- Spezifsche Festigkeit
Spezifische Steifigkeit
Für welche Spannungszustände sind FVK-Wekstoffe vorallem geeignet? Ein-zwei-dreiachsig? Warum?
Einachsig.
Die sinnvollen FVK-Leichtbauanwendungen liegen also in dem Berecih, de durch die UD- bzw. quasiisotropen Eigenschaften abgesteckt wird, wobei die Richtline "je mehr UD, desto grösser das FVK-Leihctbaupotential"
Auf welche Kriterien können FVK-Werkstoffe dimensioniert werden? 4 Kriterien? Beispiel?
- Chemischde Beständigkeit, Dämpfung, Festigkeit, Nachgiebigkeit
- Spurstange als Dämpfung, Hockeyschläger auf Nachgiebigkeit
Für die Herstellung eines Faserbundbauteils benötigen sie:
Harz 350g, Dichte 1.1 g/cm^3
Fasern 500g, Dichte 1.5 g/cm^3
Berechnen sie den Faservolumengehalt des Bauteils?
Siehe Bild
Für die Herstellung eines Faserbundbauteils benötigen sie:
Harz 350g, Dichte 1.1 g/cm^3
Fasern 500g, Dichte 1.5 g/cm^3
Berechnen sie den Faservolumengehalt des Bauteils?
Siehe Bild
Berechnen sie den Dehnungsfaktor fc für den folgenden werkstoff: GFK mit Epoxidharz, Faservolumengehalt vf=35%
bild
Durch die Verbesserung der Schlichte konnten sie die Haftung(Schubfestigkeit) zwischen Faser und Matrix um 30% steigern.
a) wird die kritische Faserlänge grösser oder kleiner?
b) um wie viel Prozent veränder sich die krit. faserlänge?
a)die Faserlänge wird länger
b)2.6.3
Durch welchen Effekt wird die Energie beim Bruch von Faserverstärkten Kunststoffen abgebaut?
Durch welche vier Parameter können sie die Risszähigkeit Gc positiv beeinflussen?
siehe Bild oder 2.6.13
Erklären sie den Effekt der Dehnungsüberhöhung bei der Querbelastung eines unidirektionalen FVK.
Bei Querbeanspruchung dehnen sich die Fasern aufgrund des höhreren E-Moduls kaum, so dass fast die gesamte Querdehnung von der Matrix erbracht wird.
-Diese lokale innere Dehnung ist viel grösser als die äussere Dehnung. Man spricht von einer Dehnungsvergrösserung
-die Dehnungsvergrösserung der Matrix steigt mit zunehmendem Verhältnis der E-Moduln Ef quer/Em und dem vf an.
- Die überlagerung der Beanspruchung durch die Dehnungsvergrösserung, die Spannungskonzentration und die unterschiedliche Haftfestigkeit führen dazu, dass senkrecht zur Faser nicht einmal die reine Matrixfestigkeit erreicht wird.
- bei glasverstäkten Polyesterharzen beträgt senkrecht zu den Fasern die Festigkeit ca. 0,4 Harzfestigkeit, bei Epoxidharen maximal 0.7 Harzfestigkeit
Erklären sie den Reissverschlusseffekt?
Beschreiben sie die Auswrkung auf die Faserfestigkeit
Bricht eine Faser, wird die Last über die Schubspannungen an die benachbarten Faser nübertragen und wird zusätzlich von diesen Fasern mitaufgenommen.
Buch 2.7.9
Berechnen sie den Dehnungsfaktor fc für den folgenden werkstoff: GFK mit Epoxidharz, Faservolumengehalt vf=35%
bild
a) Erklären sie das knie im o-e-Diagramm eines 0°/90° Verbundes.
b) Warum tritt das Knie im o-e-Diagramm eines 0°/90° Verbundes vor allem bie GFK auf und weniger bei CFK?
a) Das Knie entsteht durch Risse
b) Grösseres E-Modul
Welche Verformungen traten auf, wenn das Laminat orthotrop ist und die Beanspruchung der Orthropierichtung entspicht?
Machen sie eine Skizze?
bei istropen Werkstoffen rufen Normalspannungen nur Dehnungen und Schubspannugen nur Schiebungen hervor
ein orthotroper Werkstoff zeigt eine Entkoppelung nur, wenn die äusseren Lasten in Richtung der Orthopieachsen angreifen skizze s4.2.2
Beschreiben sie die Versagensmodi der Einzelschicht im ebenen Spannungszustand?
Versagen durch Bruch, Unter Druck beulen, Zwischenfaserbruch, (Delamination)
Warum treten bei Faserverbundbauteilen Randspannungen auf?
Durch das Verkleben der Einzelschichten wird die Verformung behindert, was widerum zu Randspannungen führt.
Zu welchen Beschädigungen können Randspannungen führen?
5.12.4
Die Randspannungen führen zu Schälspannungen
Nennen sie 3 Fälle, bei denen Impact / dasy Impactverhalten bei FVK eine Rolle spielt.
Impact führt zu Delamination, Mikrorisse, Zwischenfaserbrüche, Faserbruch
Warum ist eine Schlagbeanspruchung bei Faserverbundbauteilen im Vergleich zu metallischen Werkstoffen so kritisch?
Bei niedriger Schlagenergie sind es annähernd Querrisse in den einzelnen
Lagen. Die Anzahl der Querrisse ist dabei bei dem spröden Matrixsystem
höher als bei den duktilen Systemen.
Wird die Schlagenergie weiter gesteigert, werden zusätzlich zu den
Querrissen grossflächige Delaminationen entlang den einzelnen Faserlagen
erkennbar.
9.1.7
Fachartikel: Methodisches Konstruieren von Leichtbaustrukturen:
Warum ist bei Faserverbundwerkstoffen die Werkstoffauswahl so zentral?
Wird die Schlagenergie weiter gesteigert, werden zusätzlich zu den
Querrissen grossflächige Delaminationen entlang den einzelnen Faserlagen
erkennbar.
Wie wir die Widerstandsfähigkeit der BTW Führungskabine erklärt?
Welche Stoffe sind hauptsächlich an der Vernichtung der Crashenergie beteiligt?
Mit der Konstruktion und der Zusammenstzung der Materialien.
Dreischichtig verklebtes Sicherheitsglas. dreischichtige Sandwichstruktur mit Aussen und innenhaut aus GFK und einem zäh-hartem Schaumkern. der Schaumkern hat die Enrgie aufenommen und verteilt in der ganzen Struktur
kreuzen sie die einzige korrekte Aussage an:
Beschreiben sie die qualitativ den Verlauf, um eine Composite-Berechnung in Ansys durchführen zu können
1. Materialien laden, 2. Teil importieren, 3. Lageraufbau definieren, 4. Rosette erstellen, 5. Lagen der Form zuweisen, 6. Berechnen
Ansys ACP und andere FE-Software arbeitet mit den Indizes1, 2, 3 um die grundlegenden Richtungen zu definieren. Was bedeutet das
Indizes stehen für die Lagen in der sie Belastungen verursachen und wirken
Erklären sie den Effekt der Dehnungsüberhöhungen
Bei Queranspruchung dehnen sich die Fasern aufgrund des höheren e-Moduls kaum, so dass fast die gesamte Querdehnung von der Matrix erbracht werden muss.
Von einem Composite-Material sind folgende Materialkennwerte bekannt:
-E-Modul der Faser:230GPa
-E-Modul der Matrix: 3500 MPa
Faservolumenanteil: 58%
E1=123.9 GPa, E2=14GPa
Ansys ACP gestattet die Auswertung einer Simulation nach unterschiedlichen Versagenskriterien. Nennen sie ein für Composite-Simulationen verfügbares, geeignetes Versagenskriterium und dessen Vorteil?
Versagensart nach Haschin.
Es wird zwischen Faser- und Zwischenfaserbruch unterschieden, und beachtet ob Zug oder Druck
