TY - THES

T1 - Einfluss von Bohrungen auf ausgewählte Zug- und Druckeigenschaften sowie das Ermüdungsverhalten von kohlenstofffaserverstärkten Epoxidharz- Prepreg-Laminaten

AU - Zechner, Daniela Maria

N1 - gesperrt bis 27-05-2015

PY - 2010

Y1 - 2010

N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen von Bohrungen und Schrauben auf die Festigkeit und das Ermüdungsverhalten von kohlenstofffaserverstärkten Epoxidharz-Laminaten mit einem quasi-isotropen Lagenaufbau sowie mit einem Aufbau vom Typ [50/40/10]. Es wurden zwei unterschiedliche Prepreg-Systeme untersucht, die sich hinsichtlich Fasertype und Matrixharzsystem unter-scheiden. Im Zuge einer Parameterstudie wurden zunächst ausschließlich für einen Faserverbundwerkstoff mit dem Lagenaufbau vom Typ [50/40/10] der Einfluss des Bohrers (Diamant- und Karbidbohrer), der Art des Bohrlochs (Durchgangsloch bzw. Senkkopfbohrung) sowie der Qualität der Bohrung anhand gut und schlecht gebohrter Prüfkörper untersucht. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde mit den festgelegten bohrspezifischen Parametern unter Verwendung von gelochten Prüfkörpern mit Schrauben ein Werkstoffvergleich durchgeführt. Die im Rahmen der Parameterstudie anhand monotoner Versuche ermittelten Ergebnisse zeigten, dass die Zug- und Druckfestigkeit weder von der Bohrqualität noch vom Bohrertyp beeinflusst werden. Beim Vergleich der Prüfkörper mit Senkkopfbohrung und Schraube mit denen mit Durchgangsbohrung und entsprechender Schraube wiesen letztere sowohl unter Zug- als auch unter Druckbelastung geringfügig höherer Festigkeitswerte auf. Während die anhand von Prüfkörpern mit Durchgangsbohrung ohne Schraube ermittelten Werte der Zugfestigkeit durchwegs oberhalb den Vergleichswerten für Prüfkörper mit Schraube lagen, ergaben die monotonen Druckversuche ein umgekehrtes Ergebnis mit niedrigeren Druckfestigkeitswerten für Prüfkörper mit Durchgangsbohrung ohne Schraube. Aus den bei 70 %, 75 %, 80 % und 85 % der Druckfestigkeit durchgeführten Ermüdungsversuchen geht hervor, dass sämtliche untersuchten Prüfkörpertypen ein ähnliches Ermüdungsverhalten aufweisen. Bereits deutlich vor dem Versagen konnte bei allen untersuchten Laminaten ein Abfall der Steifigkeit gemessen werden. Was den Werkstoffvergleich anbetrifft, konnten bei gleichem Lagenaufbau für ein Prepregsystem geringfügig höhere Kennwerte aus den Zug- und Druckversuchen festgestellt werden. Lediglich bei den monotonen Druckversuchen an Prüfkörpern mit quasiisotropem Aufbau war dieses Ergebnis nicht zu beobachten. In guter Übereinstimmung mit den monotonen Versuchen, war für einen Faserverbundwerkstoff ein vergleichsweise leicht besseres Ermüdungsverhalten festzustellen.

AB - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen von Bohrungen und Schrauben auf die Festigkeit und das Ermüdungsverhalten von kohlenstofffaserverstärkten Epoxidharz-Laminaten mit einem quasi-isotropen Lagenaufbau sowie mit einem Aufbau vom Typ [50/40/10]. Es wurden zwei unterschiedliche Prepreg-Systeme untersucht, die sich hinsichtlich Fasertype und Matrixharzsystem unter-scheiden. Im Zuge einer Parameterstudie wurden zunächst ausschließlich für einen Faserverbundwerkstoff mit dem Lagenaufbau vom Typ [50/40/10] der Einfluss des Bohrers (Diamant- und Karbidbohrer), der Art des Bohrlochs (Durchgangsloch bzw. Senkkopfbohrung) sowie der Qualität der Bohrung anhand gut und schlecht gebohrter Prüfkörper untersucht. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde mit den festgelegten bohrspezifischen Parametern unter Verwendung von gelochten Prüfkörpern mit Schrauben ein Werkstoffvergleich durchgeführt. Die im Rahmen der Parameterstudie anhand monotoner Versuche ermittelten Ergebnisse zeigten, dass die Zug- und Druckfestigkeit weder von der Bohrqualität noch vom Bohrertyp beeinflusst werden. Beim Vergleich der Prüfkörper mit Senkkopfbohrung und Schraube mit denen mit Durchgangsbohrung und entsprechender Schraube wiesen letztere sowohl unter Zug- als auch unter Druckbelastung geringfügig höherer Festigkeitswerte auf. Während die anhand von Prüfkörpern mit Durchgangsbohrung ohne Schraube ermittelten Werte der Zugfestigkeit durchwegs oberhalb den Vergleichswerten für Prüfkörper mit Schraube lagen, ergaben die monotonen Druckversuche ein umgekehrtes Ergebnis mit niedrigeren Druckfestigkeitswerten für Prüfkörper mit Durchgangsbohrung ohne Schraube. Aus den bei 70 %, 75 %, 80 % und 85 % der Druckfestigkeit durchgeführten Ermüdungsversuchen geht hervor, dass sämtliche untersuchten Prüfkörpertypen ein ähnliches Ermüdungsverhalten aufweisen. Bereits deutlich vor dem Versagen konnte bei allen untersuchten Laminaten ein Abfall der Steifigkeit gemessen werden. Was den Werkstoffvergleich anbetrifft, konnten bei gleichem Lagenaufbau für ein Prepregsystem geringfügig höhere Kennwerte aus den Zug- und Druckversuchen festgestellt werden. Lediglich bei den monotonen Druckversuchen an Prüfkörpern mit quasiisotropem Aufbau war dieses Ergebnis nicht zu beobachten. In guter Übereinstimmung mit den monotonen Versuchen, war für einen Faserverbundwerkstoff ein vergleichsweise leicht besseres Ermüdungsverhalten festzustellen.

KW - Faserverbundwerkstoffe Kohlenstofffasern Epoxidharz Einfluss von Bohrungen Zug- und Druckeigenschaften Ermüdungsverhalten

KW - composites carbon-epoxy drilling tension compression fatigue

M3 - Masterarbeit

ER -