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Quasiisotropes LaminatEin quasiisotropes Laminat ist ein Faserkunststoffverbund, dessen elastischen Eigenschaften in der Laminatebene invariant bezüglich der Drehung um die Laminatnormale sind. Das quasiisotrope Laminat ist nicht vollständig isotrop, senkrecht zur Lamintebene können unterschiedliche Eigenschaften vorliegen. Die Eigenschaften außerhalb der Laminatebene können sogar anisotrop sein. Weiteres empfehlenswertes Fachwissen
AnwendungDas quasiisotrope Laminat findet überwiegend bei der Substitution von metallischen Werkstoffen oder bei stark richtungsabhängigen Lasten Anwendung. Bei der Werkstoffsubstitution von Metallen wird der Vorteil genutzt, dass sich das quasiisotrope Laminat als Scheibe wie ein metallischer Werkstoff verhält. Die Scheibensteifigkeit wird über die Laminatdicke angepasst. Der Aufwand der Umkonstruktion ist daher gering. Bei stark richtungsabhängigen Lasten sind spezialisierte Laminate ungeeignet. Sie zeigen meist nur in ihren Vorzugsrichtungen gute Eigenschaften (z. B. ausgeglichener Winkelverbund und unidirektionale Schicht). Laminate, die aus Wirrfasermatten oder Vliesen hergestellt werden, verhalten sich ebenfalls quasiisotrop. Die einzelnen Kurz- oder Langfaserbündel sind orthotrop. Durch die statistische Verteilung der Faserwinkel heben sich die Orthotropieffekte auf. Quasiisotrope Laminate aus Wirrfasern haben schlechtere Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften als quasiisotrope Aufbauten aus Geweben. Schichtweiser AufbauQuasiisotrope Laminate können aus unendlich vielen Werkstoffkombinationen und Faserwinkeln erstellt werden. Die klassische Laminattheorie zeigt, ob eine gewählte Kombination quasiisotrop ist. Es gibt eine Reihe von gebräuchlichen, quasiisotropen Laminaten, die aus Faser-Kunststoff-Verbund hergestellt werden. Die quasiisotropen Laminate unterscheiden sich in der Anzahl der Schichten (unidirektionale Schichten), aus denen sie aufgebaut sind. Ein quasiisotropes Laminat mit weniger als drei Schichten ist nicht möglich. Drei FaserrichtungenDie Fasern des Verbundes schneiden sich unter dem Winkel . Jede unidirektionale Schicht muss die gleiche Schichtdicke besitzen. Der Verbund ist somit ein AWV60 mit einer zusätzlichen, unidirektionalen Schicht. Vier FaserrichtungenDie Fasern des Verbundes schneiden sich unter dem Winkel . Jede unidirektionale Schicht muss die gleiche Schichtdicke besitzen. Der Verbund besteht somit aus zwei AWV45, die um 45° zueinander gedreht wurden. Dieser quasiisotrope Aufbau lässt sich besonders einfach mit zwei Gewebelagen oder Kreuzverbunden herstellen. Dazu wird eine Gewebelage um 45° gedreht. Fünf FaserrichtungenDie Fasern des Verbundes schneiden sich unter dem Winkel . Jede unidirektionale Schicht muss die gleiche Schichtdicke besitzen. Es bestehen folgende Möglichkeiten zur Herstellung:
Aufbau mit WirrfasernLaminate aus Wirrfasern, wie z. B. Vliesen und Matten, sind quasiisotrop. Aufgrund der statistischen Verteilung der Fasern in der Ebene besitzen sie keine Vorzugsrichtung. Sie sind bezüglich ihrer Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften, aufgrund der kürzeren Faserlängen, den geschichteten, quasiisotropen Laminaten aus Geweben unterlegen. Spritzguss-Bauteile aus kurzfaserverstärktem Thermoplast oder Bauteile aus Sheet Molding Compound bzw. Bulk Molding Compound sind nur in erster Näherung quasiisotrop. Beim Spitz- bzw. Pressvorgang stellt sind entlang der Fließfront eine Faserorientierung ein. Die Stärke und Art der Faserorientierung hängt von einer Vielzahl von Parametern ab. EigenschaftenDas quasiisotrope Laminat ist als Scheibe isotrop und damit auch orthotrop. Es kann jedoch eine Scheiben-Platten-Kopplung besitzen (siehe: klassische Laminattheorie). Da die Scheiben-Platten-Kopplung im Allgemeinen unerwünscht ist, finden praktisch nur symmetrisch geschichtete, quasiisotrope Laminate Anwendung. Nach seinen elastischen Eigenschaften verhält sich das quasiisotrope Laminat wie ein metallischer Werkstoff. Die Festigkeiten eines quasiisotropen Laminats sind in der Regel nicht richtungsunabhängig. Eine Überprüfung mit Hilfe von Bruchkriterien für Faserkunststoffverbunde ist daher unumgänglich. |
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Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Quasiisotropes_Laminat aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |