Festigkeitsberechnung Kevlar

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Florian F.

User

• 5. Februar 2013

• #1

Hallo

Ich habe mal eine Frage bezüglich der Festigkeit von Kevlar.
Für ein Projekt will ich eine Sitzschale bauen.
Diese wird an 2 Rohren aufgehäng und muss eine Last von 720kg tragen
ich hab mal ne schlechte zeichnung angehängt...
soll aus VollKevlar werden oder ist was anderes leicher,besser?
Die Fläche unten ist ca. 40x40cm und oben auch ca 40x40cm von biegung bis zum aufhängepunkt

Wieviel Laminatdicke bzw. lagen brauch ich?
Kann da vielleich jemand helfen?

Grüße
Flo

ups bild vergessen

 

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funtana2mal2

User

• 6. Februar 2013

• #2

Hallo Flo,

dies ist eine ziemlich komplexe Angelegenheit. Um die Laminatdicke würde ich mir da keine Sorgen machen. Diese kann man sich schnell mit der klassischen Laminattheorie (da gibt es auch Software) berechnen.
in deinem Fall würde ich mir vorerst Gedanken machen um die Krafteinleitung. Ich nehme an 720kg ist eine statische Last?
zu deiner Kevlarfrage: nimm doch Glas, das hat ähnliche Materialkennwerte ist aber viel günstiger.

Damit die Leute hier konkrete aussagen machen können musst du deine Fragen vielleicht etwas konkreter formulieren

LG

Lucas

 

Gideon

Vereinsmitglied

• 6. Februar 2013

• #3

Formula Student?

Warum kein Sandwich mit Deckschichten aus CFK?



BTW: Kevlar ist ein reiner Markenname von DuPont. Kevlar 49 oder Twaron HM sind hochmodulige Aramide (aromatische Polyamide), die in FVK Anwendung finden

http://de.wikipedia.org/wiki/Aramide

 

G

gecko_749

User

• 6. Februar 2013

• #4

Moin,

ist CFK eine gute Idee für eine Sitzschale bei einem Crash ?

Ich meine das Bruchverhalten würde mich auch eher zu Kevlar greifen lassen.

Gruß

gecko

 

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Florian F.

User

• 6. Februar 2013

• #5

Hallo

Erstmal vielen Dank für eure Antworten!

Hmmm Sandwich hört sich auch gut an aber wie um diese Last aufzunehmen?
CFK kommt für mich im falle eines bruches nicht in Frage selbst GFK ist gebrochen noch recht scharf,Aramid dagegen is noch einem Bruch ziemlich stumpf...
Die 720kg sind die Crashlast im Normalfall ist er mit ca. 80 bis max. 250kg belastet...

Zur Krafteinleitung hab ich mir nochmal etwas überlegt...siehe bild
Das untere ist somit ein Teil was die Last aufnimmt und wird oben und unten eingehackt,das obere ist dann angesetzt und muss keine große last aufnehmen

Viele Grüße
Flo

 

G

gecko_749

User

• 6. Februar 2013

• #6

Moin,

also ich bin der Ansicht in Deine Skizze gehört der Vektor der üblichen Bewegung rein. Den daraus kann man sehen woher die größte Gefahr droht

Und die Skizze zeigt eher ungünstige Krafteinleitung in die umgebende Struktur. So aus dem Bauch raus ...

Spielt das Gewicht oder Kosten eine Rolle ? Wenn ja - welche ?

Kurz - eine Skizze der umgebenden Struktur und die Angabe der Anwendung insgesamt würden das Rätselraten hier erleichtern.

Gruß

gecko

 

Detlef

User

• 6. Februar 2013

• #7

Hallo Florian,

sagst du uns wo du den Sitz einsetzen möchtest?

Könnte Liegerad/Velomobil sein aber bei den Gewichten?

Selber baue ich Sitze fürs Velomobil und auch da aus einem
Mix AFK/GFK/CFK.

Gruß

 

F

Florian F.

User

• 6. Februar 2013

• #8

Hallo

Die meiste Kraft kommt sicherlich oben und unten auf die"Haken" an denen der Sitz am Rohr eingehängt wird...Die Rohre halten,das ist bereits erprobt!
Die Rohre sind wie in meiner schlechten Zeichnung zu sehen wagerecht!
Das Gewicht ist der Hauptgrund ja... Die Orginalen Sitze wiegen 5kg...ich will versuchen beide mit 2,5bis max.3Kg zu bauen...

Soll wen das so funktioniert in ein UL...

 

Detlef

User

• 7. Februar 2013

• #9

Florian F. schrieb:

Soll wen das so funktioniert in ein UL...

Zum Vergrößern anklicken....

Na da hast du aber mit viel Reserve gerechnet.
Wenn ich mir bei uns am Fluplatz so anschaue was da
in den ULs so an Sitzen verbaut ist sind 2,5 kg schon sehr
üppig.

Ein Sitz fürs Velomobil ist meist für bis 120 kg Fahrergewicht.

Meiner wiegt im Moment 760g

Gruß

 

Holger Mittelstädt

Vereinsmitglied

• 7. Februar 2013

• #10

GFK/CFK

GFK/CFK

Hallo !

Ich baue für meinen Bruder Cartsitze die bei den Rennen extrem belastet werden.

Die Schalen bestehen aus 5 mm Laminatdicke Glasfaser und Verstärkungen an den Haltern und Rücken aus CFK (alles 45°) und zusätzlich getempert.

Die Sitze halten bis jetzt allem was man ihnen abfordert stand.

Gruß Holger

 

M

MarkusN

User

• 7. Februar 2013

• #11

Belastungsmässig extrem ungünstig sind die eingehängten Haken. Wenn das leicht werden soll, würde ich da Schleifen aus Sicherheitsgurten verwenden (von der oberen zur unteren Aufhängung durchgehend) und die Sitzschale damit vernieten oder die Gurten durch Laschen an der Schale ziehen. Wenn die Rohre zur Montage am Ende nicht frei gemacht werden können, die Gurten mit Schnallen verschliessen, sonst zur Schleife nähen.

 

F

Florian F.

User

• 7. Februar 2013

• #12

MarkusN schrieb:

Belastungsmässig extrem ungünstig sind die eingehängten Haken. Wenn das leicht werden soll, würde ich da Schleifen aus Sicherheitsgurten verwenden (von der oberen zur unteren Aufhängung durchgehend) und die Sitzschale damit vernieten oder die Gurten durch Laschen an der Schale ziehen. Wenn die Rohre zur Montage am Ende nicht frei gemacht werden können, die Gurten mit Schnallen verschliessen, sonst zur Schleife nähen.

Zum Vergrößern anklicken....

Hallo

Danke für deine Antwort
Das habe ich mir auch schon überlegt...
verstehen wir uns richtig,ich wollte diese haken nicht anlaminieren sondern das ganze Teil inkl. der haken in einem laminieren?!
Denkst du das es diese Hake aufbiegen wird?


Gruß
Flo

 

M

MarkusN

User

• 7. Februar 2013

• #13

Das Problem ist, dass Du mit den Haken (unnötige) Biegebelastung in das Bauteil bringst. Kannst du das Bauteil so entwerfen, dass es Zug statt Biegung bekommt, nutzt du den Werkstoff um ein Mehrfaches besser aus, gerade bei faserverstärkten Werkstoffen. Die Verwendung von Textilien (also reinen Faserwerkstoffen) ist sogar erst möglich, wenn du die Belastung als Zug einbringen kannst. (Vergleiche den Materialaufwand einer Hängematte mit einem Unterbett. Es ist eine relativ direkte Analogie zu Deinem Bauteil.)

Wenn Du die Lösung mit den Haken stehen lassen willst, dann hat die belastungsgerechte Lösung eine ziemlich starke Abstufung des Materials. Am Haken dick, in die Sitzschale dann auslaufend immer dünner.

 

F

Florian F.

User

• 19. Mai 2013

• #14

Hallo

melde mich zurück!
die ersten Formen sind soweit fertig!

Jetz noch eine frage zur Festigkeit:

Was haben sagen wir mal 5 Lagen Aramid 170gr/qm Zugfestigkeit?


Grüße
Flo

 

H

Hydrofoil

User

• 21. Mai 2013

• #15

Hallo Flo,

die Faser allein hat http://www.haufler.eu/Kohlefaserrovings.htm

Twaron Aramid Filamentgarn 2200

Fasereigenschaften
•Zugfestigkeit: 2950 MPa
•Zug-E-Modul: 99 GPa
•Bruchdehnung: 2,9 %
•Dichte: 1,44 g/cm³
•Filamentdurchmesser: 14 µ
•Feinheit: 805 tex
•Wärmeausdehnung: -3,5 ppm/K

Das ist allerdings ein Roving ohne Harz,
wenn du Gewebeeigenschaften suchst, finest du dies e hier: http://www.swiss-composite.ch/pdf/i-Werkstoffdaten.pdf
Diese sind dann auch mit Harz. Dann bist du bei 460 MPa an Festigkeit. Allerdings bricht da die Faser...also sollte da ein Sicherheitsfaktor rein. Dann ist noch die Frage ob du überhaupt nur auf Zug beanspruchst. Das beste ist ein kleins FEM Programm in Ansys mit eingabe der ABD Steifigkeitsmatrix als Shell Element. Damit hast du eine grobe Abschätzung was an Spannungspitzen auftreten(Geometry und Einspannunsabhängig.

Grüsse
Robert