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Zur Spannungs-, Verformungs- und Bruchanalyse an dickwandigen, rohrförmigen Bauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbunden

Auch für relativ dickwandige Rohrkonstruktionen aus faserverstärkten Kunststoffmaterialen (FKV) wird gegenwärtig die klassische Laminattheorie für dünnwandige schalenförmige Strukturen eingesetzt. In der vorliegenden Arbeit werden analytische Lösungen für dickwandige Rohre für verschiedene Lastfälle entwickelt. Diese umfassen beispielsweise: Innen- und Aussendruck, Axialkräfte, Torsion, Temperaturveränderungen, Biegung ohne Scherkraft und Biegung bei konstanter Scherkraft. Umfassende Parameterstudien haben gezeigt, dass der zentrale Grenzwertsatz bis zu einem Radiusverhältnis von 1,2 zwischen Außen- und Innenradius generell ausreichend ist. Dünnwandige Rohre mit günstiger Faserorientierung zeigen die beste Übereinstimmung zwischen den Theorien für dünn- und dickwandige Rohre. Im Gegensatz hierzu sind die Abweichungen bei Torsionsrohren aus einer einzigen Lage unakzeptabel hoch. Die häufig genannten interlaminaren Scher- und Normalbelastungen können nun quantifiziert werden. Die kurzen Berechnungszeiten der analytischen Lösungen ermöglicht für dickwandige FKV-Bauteile die Verwendung numerischer Optimierungsmethoden, die zuvor bei Einsatz der Finite-Elemente Methode ungeeignet waren.

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 Reinhard Jakobi

Reinhard Jakobi
Faserverbundtechnik/Konstruktionstechnik
Universität - Gesamthochschule Kassel

Informationen

Freie Schlagwörter: Faserkunststoffverbunde - dickwandige Rohrkonstruktionen - analytische Lösungen - axialsymmetrische Last - Eigenspannung - 3D-Belastungszustand - anisotropisches Materialverhalten -Radienverhältnis, zulässiges Limit - Optimierung von Torsionsrohren
Institut / Lehrstuhl: Fachbereich Maschinenbau der Universität - Gesamthochschule Kassel
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. A. Puck (Betreuer), Prof. Dr.-Ing. O. T. Bruhns
Erscheinungsjahr: 1987
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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