Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden : mit 39 by Helmut Schürmann

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Ob ein Werkstoff als homogen betrachtet wird, ist auch eine Frage der Betrachtungsebene. Ein Werkstoff kann makroskopisch homogen erscheinen, mikroskopisch jedoch inhomogen aufgebaut sein. B. bei Stahl der Fall, der auf Kornebene inhomogen aufgebaut ist. Bei der Modellierung der FKV ignoriert man bei der makromechanischen Betrachtungsweise die Einzelkomponenten Fasern und Matrix und lokal vorliegende inhomogene Zustände. Der Werkstoff wird also „zwangsweise“ homogenisiert. Man denkt sich die Fasern als gleichmäßig und unendlich fein in der Matrix „verschmiert“.

Dieses Verfahren wendet man bei hochfesten Kohlenstofffasern an. Durch die Entschärfung der Kerben lässt sich die Faserfestigkeit erheblich steigern. Aus dem Dargestellten folgt, dass die Fasern später – bei der Halbzeugherstellung und bei der Laminatfertigung – sorgfältigst vor Beschädigungen zu schützen sind! 4 Eigenspannungen Als weitere Möglichkeit, die Faserfestigkeitswerte zu steigern, ist das Einbringen von Eigenspannungen zu nennen. Ein derartiger Effekt wird allerdings nur bei den Glasfasern vermutet.

Für einen idealen LeichtbauWerkstoff wird darüber hinaus eine möglichst geringe Dichte gefordert. B. B, C, Si. Ziel muss es sein, die aus den hohen atomaren Bindungsenergien theoretisch resultierenden hohen Steifigkeiten und Festigkeiten so weit wie möglich auch in einem Werkstoff umzusetzen. Dies gelingt zumindest teilweise, wenn der Werkstoff in Faserform ausgebildet wird (Abb. 1). Die Erfahrung lehrt, dass die meisten Werkstoffe in Faserform höhere Festigkeiten und zum Teil auch höhere Steifigkeiten erreichen als in kompakter Form.

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