Hallo,
Hans hat es teilweise richtig eingegrenzt.
Ein Ausschnitt aus einer strukturellen Schale muss immer verstärkt werden- je größer der Ausschnitt im Vergleich zum gesamten Schalenquerschnitt, desto höher der Faktor um den zu verstärken ist (grob gesagt). Als Richtwert kann man ansetzen, dass eine Öffnung der halben Röhre eine dreifache Wandstärke desselben Laminats im Ausschnitt-Bereich erfordert. Laminatbreite grob 15-20 Mal der Gesamtwandstärke.
Im Falle eines Rumpfes öffnet man primär die vorher geschlossene Röhre, der Rumpf wird sehr auf seinen Torsions- und Beulwiderstand hin geschwächt bzw. erfährt bei gegebener Lasteinleitung eine im Bereich der Ausschnitte erhöhte (lokale)Verformung. Der problematische Mechanismus ist also: Spannungskonzentration -> lokale Dehnung > Material-Dehngrenze-> Rissbildung.
Wenn man unterstellt, dass die meisten Laminatschäden (Delam. + Rissbildung) durch Überschreitung der gegebenen Grenzdehnungen entstehen, ergeben sich zwangsläufig zwei Möglichkeiten einen Ausschnitt ausreichend und fachgerecht zu verstärken:
1. Rand maximal versteifen -> geringe absolute Dehnung im Bereich
2. Material maximaler Bruchdehnung verwenden -> verformt sich, geht aber trotzdem nicht kaputt.
Da eine merkliche Verformung des gesamten Bereichs aber aus verschiedenen Gründen nicht akzeptabel ist, muss der Randbereich des Ausschnitts so weit verstärkt und aufgedickt werden, dass er sich nicht weiter verformt als die geschlossene Schale vorher - und v.a. als die Bruchdehnung es zulässt. Da ist GFK zweckmäßig, weil es gleichermaßen steif ist aber trotzdem (verglichen mit CFK) noch eine hohe Grenzdehnung aufweist-> der Ausschnitt wird kaum rissanfällig. Wird aber eine leichte und möglichst nicht mit einer hohen zusätzlichen Wandstärke erreichte Ausschnittsverstärkung gefordert, lässt sich diese idealerweise mit CFK-Rovings erzielen. Dies führt aber zu einem eher "harten" Steifigkeitssprung in der Laminatebene und damit zu Spannungskonzentrationen bzw. einer geringeren Energieaufnahme im Falle des Falles. Trotzdem komme ich fast nie drum herum, weil es immer eng zugeht z.B. im Bereich von Klapp-Triebwerken etc. und ich dann übermäßige Aufdickungen gar nicht brauchen kann...
Ganz wichtig ist in jedem Fall, die Ausschnittverstärkung sanft auslaufen zu lassen und ausreichend weit über den Ausschnitt heraus in die intakte Röhre reichen zu lassen. Am besten durch in die Röhre reichende Rovings im 45° Faser- Winkel. Somit wird der Torsionskasten wieder möglichst geschlossen.
Und gegen Delamination bei Verformung hilft nur gründliche Oberflächenvorbereitung -100% Anschleifen, dann Harzauftrag und erst dann sauberes lagenweises Auflaminieren.
