Flächenrundstahl oder doch etwas anderes?

Hallo zusammen,

ich bin gerade am grübeln, ob ich evt. einen Flächen-Rundstahl durch einen GFK Stab ersetzen kann.

Was für Material-Parameter gibt es denn? Hier sind die Biegefestigkeit und der E-Modul zu nennen. Sie sind entscheidend für die richtige Auslegung, sprich Durchmesser, eines Flächenrundstahls. Hier ein paar Werte.

Max. zul. Biegespannung s [N/mm²]
Federstahl 900,00
Kohle (Laminat) 600,00
Glas (Laminat) 650,00

Elastizitätsmodul [N/mm²]
Federstahl 190000,00
Kohle (Laminat) 130000,00
Glas (Laminat) 50000,00

Meine Frage jetzt an euch. Kann ich den signifikanten Unterschied des E-Moduls durch eine sehr gute Anbindung der Messinghülse im Rumpf etwas kompensieren? Somit würde ich ja die Steifigkeit erhöhen, oder?

Meine Fragen ziehen darauf ab, kann ich einen 16mm Rundstahl ohne mechanische Abstützung der Messinghülse durch einen 16mm Glasstabe ersetzen?

Dann noch eine Frage an euch. Kennt ihr die Biegefestigkeit von Titan? Der E-Modul liegt bei 110000 und hat nur die Hälfte an der Dichte.

Gruß
Thomas

Hallo Thomas,

ich würds nicht so wissenschaftlich machen, sondern mehr auf die Praxis vertrauen. Sag uns um welchen Flieger es sich handelt und wir kommen schon ein Stück weiter. Wir fliegen z.B. seit Jahren Kohle statt Stahl in Ventus 3,60m
L213A 2,70m F3B 3,20m, ja sogar Nimbus 4 mit 6,25 m. Unsere Erfahrung:

Kohle in der Luft nicht kaputtbar, bei harter Landung bricht sie - gottlob!

( p.s.: wir fliegen nur hart am Hang )

Gruß

Hallo Kallefly,

es handelt sich um einen Duo Discus mit 5,33m und 11kg.

Gegenüber Kohle bin ich bei Scaleseglern skeptisch eingestellt. Harte Schläge können bei einem 20 Kohlestab kleine Risse hervorrufen, die dann im Flug se Folgen haben können. Bei F3B oder F3J mag dies durch einen größen Auslegungsfaktor noch kompensiert werden, aber bei einem Scalesagler bestimmt nicht. Hier ist Glas einfach das zähere Material das Stöße besser kompensiert, wie auch die Zahlen beweisen.

Grüßle
Thomas

Nach meiner Kalkulation müsste ich einen 20 Glas oder einen 18mm Kohlestab nehmen.

Hallo, ich wuerde nicht auf reines GfK oder Cfk umstellen, ich denke das der Stab irgendwand bricht, bzw. abscherrt.
Ich habe mir einen zweiten stahl gemacht aus 16*1,5 VA Rohr und mit Kohle gefuellt, Gewichtsersparnis von 400 Gramm.

m.f.G. Michael

Hallo

Weil wir gerade beim Thema Stahl vs. Fasern sind!

Ich möchte meinem neuen Projekt (6m)zwei "Stähle" spendieren.
Einamal CFK-Stab mit einer V2A Hülle und einem Stahl. Durchmesser 22 oder 24mm. Den CFK für meinen kleinen Haushang und den Stahl für normale Hänge.

Meine Frage, wo bekomme ich passende Stähle und Hülsen? Ich finde es schwierig wirklich passende Komponenten zu finden, ohne am Boden hängende Flächen zu haben und in der Luft ein Amigo (leicht übertrieben:-)

MfG
Benjamin

Flächenrundstahl

Flächenrundstahl

Hallo StratosF3J,
Titan ist in meinen Augen eine gute Alternative. Insbesondere Titanmaterial nach ASTM Grad 5 TIAL6V4.
Zugfestigkeit 895 N/mm², Bruchdehnung min. 10%.
Wichte in der Größenordnung von Cfk. ca 4,5-5 p/cm³
Mit besten Grüßen

Wolfgang

V2A - Hülsen ?

V2A - Hülsen ?

Hallo Benjamin.

Gibt`s entweder bei Eisen Karl oder bei "OBI" - so haben die zumindest mal geworben.

Ich bin bei OBI in NU tatsächlich fündig geworden. Dort gibt es gezogene V2A Rohre mit einer Wandungsstärke von 1 mm. Durchmesser von 10 mm bis > 20 mm.
Für ein 2m langes 18mm Rohr habe ich etwa 25 Euretten bezahlt.

mfG

Harry

Hallo Harry

kenn die Rohre von Obi und Co, leider haben diese eine etwas ungenaue Passung, aber vielleicht findet man ja genau das "richtige". Werd wieder mal mit meinem Messingrohr zum Obi fahren:-)

MfG
Benjamin

Hallo Wolfgang,

kannst du mir mal kurz auf die Sprünge helfen. Leider bin ich kein Maschinenbauer sindern nur ein blöder Eelektrotechniker.

Entspricht die Zugfestigkeit gleich dem E-Modul? Auf einer HP eines Titanherstellers habe ich den E-Modul von 110.000 N/mm gelesen. Normales Stahl hat aber bereits 210.000 N/mm. Ich denke die Biegespannun/festigkeit ist das entscheidende Maß, oder?

@Thermike,
Danke für die Info. Das ist ein sehr guter Tipp. Ein Freund von mir hat dies auch schon ausprobiert. Woher hast du dann den 13mm Kohlestab? Klebst du diesen einfach mit Harz ein? Ich könnte mir gut vorstellen mit Endfest300 zu arbeiten und diesen auf 100°C zu erwärmen. Dies gibt dann eine bombenfeste Verbindung.

An alle,
gibt es unterschiedliche Kohlestäbe? Ich kann mir gut Vortsellen, dass der ein oder andere Anbieter mehr oder weniger Faseranteil drin hat ;-)), oder?

Grüßle
Thomas

Kohle Vierkant

Kohle Vierkant

Hallo
Wenn Du die Flächen ja eh speziell bauen lässt, würde ich gleich einen Kohle Vierkant Verbinder einpassen lassen.
Diese Verbinder sind sicher nicht billig, aber halten die Belastungen und sind nicht so schwer wie Stahl.
Mir ist mal einer dieser Verbinder aus ca. 1.5m auf den Boden gefallen und hält immer noch...
Gruss
Hg

Hallo zusammen,

um für mich selber Klarheit zu verschaffen hier ein paar Begriffserklärungen.

Steifigkeit, Steifheit
Die Steifigkeit eines Kunststoffteiles ist das Verhältnis zwischen anliegender Last und der daraus resultierenden Durchbiegung. Die Steifigkeit ist hauptsächlich durch das E-Modul bezeichnet, das sich aus der Spannungs-Dehnungs-Kurve ableiten lässt.

Biegefestigkeit,
die Biegefestigkeit ist die Festigkeit bei einer 3-Punkt-Biegebelastung (siehe Skizze)


Ich denke mehr Daten und Erklärungen braucht man(n) nicht, oder?

Gruß
Thomas

Durchbiegung und Biegespannung

Durchbiegung und Biegespannung

Hallo Wolfgang,

Ein paar Antworten auf Deine Fragen:

DIE ZUGFESTIGKEIT entspricht nicht dem E-Modul, vielmehr kann man aus dem E-Modul u.a. erkennen, welche Verformungen sich an einem belasteten Träger aus dem Werkstoff mit diesem E-Moduls ergeben. Grob gesagt bedeutet bei gleicher Belastung ein höherer E-Modul weniger Durchbiegung (z.B. 2mal so hoher E-Modul ergibt eine halb so große Durchbiegung).

WENN DU also für Titan nur eine genauso große Biegung zulassen willst wie für Stahl, dann musst Du einenTräger mit einem doppelt so großen (und jetzt kommts leider)

Flächenmoment I=PI*D*D*D*D/64 für kreisrundes Vollmaterial

verwenden. Für Deine Eingangsfrage bedeutet das, ein Glasstab mit dem gleichen Durchmesser aber z.B. 1/4 so großem E-Modul biegt sich bei gleicher Last 4mal so stark durch . Für den Glasstab aus Deiner Eingangsfrage ergibt sich für die gleich geringe Durchbiegung wie für den St-Stab ein Mindestdurchmesser von 23mm .

EIN ANDERES Problem ist die dabei auftretende

Biegespannung Sigma=Biegemoment M/ Widerstandsmoment W.

Durch die Änderung des Durchmessers von St=16mm auf Glas mit 23mm erhöhst Du das

Widerstandsmoment W=Pi*D*D*D/32 für kreisrundes Vollmaterial

auf das 3fache.

NEHMEN WIR jetzt an, Dein 16mm-Stahlstab sei tatsächlich mit 900N/mm2 an der Grenze belastet gewesen so ergibt sich durch die ver3fachung des Widerstandsmomentes im 23mm-Glasstab jetzt eine tatsächliche Spannung von 300N/mm2. In Deiner Eingangsfrage stellst Du fest, Dein Glasstab habe als zulässige Biegespannung ca. 650N/mm2, Du hast also mit dem 23mm-Glasstab Deine Sicherheit gegen Bruch aus STATISCHER Festigkeit um 100% erhöht.

Ich würde die Sache generell nicht steifer machen. Erhöhst Du die Steifigkeit des Stabes, so hast Du u.U. am Übergang von Stabende zum Holm oder zur Schale Probleme. Eine eng sitzendes Rohr im Rumpf erhöht die Belastung an der Übergangsstelle Rumpf zur Tragfläche (wohl ein Grund für die fliegenden Steckungen) in der Regel werden die vorhandenen Steckungen praxiserprobte Kompromisse zwischen Verformungswiderstand und Biegefestigkeit sein.

EINEN Kohlestab in ein Stahlrohr einkleben, warum das? Der Stab hat dann nur noch die Funktion ein Ausbeulen des Rohres bei Durchbiegung zu verhindern, hier tuts ohne weiteres auch ein Stück gut verklebtes, festes Holz!