Max. Kraft auf Kohlerohr 16mm Da ??

FamZim

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Hallo zusammen

Die meisten angaben fand ich bei Carbon-Vertrieb, da wird "IMS-Roving" sogar mit 5600 N/mm/2 Zugfestigkeit angegeben, sind das nicht bei einem Füllgrad von 60 % sogar 3360 N/mm/2 Zugfestigkeit??
Die 1,5% Bruchdehnung stammen auch aus diesen Angaben.
Möglicherweise deute ich die Bezeichnungen auch falsch und werde hier mal aufgeklärt.
In meiner Art zu rechnen, kann ich jedenfals keinen groben Fehler finden.

Gruß Aloys.
 

Yeti

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Hi Aloys!

Stimmt, die Angaben stehen dort. Aus reinen Faserwerten (Zugfestigkeit) über den Faservolumengehalt auf die Zugfestigkeit des Verbundes zu schließen, funktioniert nur in der Theorie. Die in der Praxis erreichbaren Werte sind immer niedriger.

Daher lieber einen Blick werfen auf die Tabelle darunter "Verbundeigenschaften": Zugfestigkeit für das Rohr mit multiaxialer Faserbelegung: 750 N/mm², und für das UD-Rohr 1300 N/mm².

Der nächste Fehler, den man mit solchen Prospektangaben machen kann, ist, die Zugfestigkeitswerte auch für die Druckfestigkeit zu übernehmen. Interessanterweise findet man in keinem Werbeprospekt solche Angaben. Erfahrungsgemäß sind die erreichbaren Werte der Druckfestigkeit deutlich kleiner (max. 700 - 800 N/mm² Druckfestigkeit für UD-CfK bei 50% Faservolumenanteil).

edit: Mit der angegebenen Zugfestigkeit von 1300 N/mm² und dem Zug-Modul von 130.000 N/mm² kommt man übrigens nur noch auf einen Bruchdehnung von 1% ;)

Gruß Yeti

[ 15. Juni 2005, 11:34: Beitrag editiert von: Christian Ückert ]
 

FamZim

User
Hi Silvan

Ist ja alles ganz toll so viele Daten.
Ich finde, die verwirren eigentlich nur, und lenken von unseren Fragen ab.
Am besten komme ich mit Zugfestigkeit und Dichte klar, die mit meiner Erfahrung übereinstimmen.
Wieso gibt es aber ein E modul mit zig tausend N/mm/2 wenn CFK bei 2500 N/mm/2 schon reist.
Das endzieht sich meiner Vorstellungskraft!!
Und bei einer Bruchdehnung von 1,5 % und einer Druckstauchung (mal angenommen) von 1,5 % kann man mit einem 4,8 mm dickem CFK teil von 1 m länge einen Vollkreis biegen ohne das es bricht, das nenne ich wahrlich Elastisch.
Wie wäre es denn wenn Hersteller von CFK teilen einfach die NORMALE Bruchlast angeben würden zum Beispiel in N/m für ein 16 mm Rohr.
In der Fliegerei ist der Nachweis eigentlich flicht und wird durch Versuche Nachgewiesen!!
Da solche Teile für eigenkostruktionen verwendung finden, wäre es eine grosse Hilfe!
Gibt es bei Euch nur fertige teile oder auch Rohmaterial??

Gruß Aloys.
 
Hallo Yeti

Mich beschäftigen noch 2 Fragen.

- Ist eine Ausschäumung vom Rohr mit Durchmesser innen 14 und 1mm Wandstärke sinnvoll, oder ist keine höhere Bruchfestigkeit vom Rohr zu erwarten und wie fest muss der Stützstoff sein? Bei Rotoren von Windernergieanlagen wird auch ein spezieller Schaumstoff verwendet.
-Die Abstützung mit einem Stahlring bei dem Flügel-Rumpfübergang, was würde das noch an höherer Bruchfestigkeit bringen?

Viele Grüsse Silvan

[ 15. Juni 2005, 13:12: Beitrag editiert von: Silvan Borer ]
 

FamZim

User
Hi Yeti
Dann sind meine Bruchversuche ja gutes Mittelfeld.
Die sind mit 550 N/mm/2 bei Gewebe 1 zu 1 und nur Rovings aus dem gleichen Gewebe mit 860 N/mm/2 schon sehr gut. Allerdings dachte ich die Rovings halten genau doppelt soviel.
Bei diesen versuchen sind ausserdem Druck und Zug gleichzeitig eingegangen ergibt also ein mittelwert.
Dann viel mir noch auf, das auf der Druckseite die Fasern wie ein Bart an einem Meissel nach aussen geknickt sind, was auf eine Stauchung schliessen läst.
Zur bestimmung der Bruchdehnung werd ich auch noch einen Versuch machen und die Werte hier posten wenn Ihr wollt!
Meine Meinung zum ausschäumen von Rotoren ist das sie der Formstabilität des Profiles dienen wie der Sterokern bei Flächen und dadurch erst die festigkeit der dünnen Aussenhaut gewärleisten.
Eine Verformung des CFK Rohres ist dagegen nur zu befürchten wo die erwähnten Querkräfte eingeleitet werden. Diese wirken lelativ Punktuell am Tragflächenende und bringen die ohnehin schwächere Druckseite zum einbrechen. Das können locker ein paarhundert Kilo sein da hift Schaum nicht. Da muss etwas gleichwertiges wie CFK her. Ein Stahlring hat möglicherweise sogar einen Gewichtsvorteil einem CFK Stopfen gegenüber.

Gruß Aloys.
 

FamZim

User
Hi
Noch ein paar Daten.
Ein 1,3 mm dickes CFK Laminat läst sich um ein Rohr mit 130 mm Durchmesser ohne Bruch wickeln.
Die Längendiverenz ist dabei 2,6 mm mal 3,14 gleich 8,2 mm oder 0,82cm. Teilt man es auf Dehnung und Streckung auf, bleiben 0,41 cm. Bei einer Länge von 13cm Durchmesser mal 3,14 =41 cm. Das ist genau 1 % ohne Bruch.
Ein Federstahldraht mit 1,5 mm Durchmesser kann man um ein Rohr mit 150 mm Durchmesser biegen ohne bleibende Verformung. Bei stärkerer Biegung bleibt eine Krümmung zurück und überlastet das material.
Gleiche Rechnung wie oben = 3 mm mal 3,14 gleich 9,42 mm Verteilt auf Stauchung und Dehnung gleich 0,49 cm, bei der Länge von 15 cm mal 3,14 gleich 47 cm ergibt auch 1,1 % mögliche Dehnung.
Von einem Shocki der CFK träger ist 1,1 mm dick und läst sich auch auf einen Durchmesser von 100 mm ohne Bruch wickeln.
So viel zum Thema Bruchdehnung und Elastizität!
Mit solchen Werten kann ich gut leben.

Gruß Aloys.
 
Hallo Aloys

Wegen dem Stützstoff im Träger
Beim MFI Nr.7 beim Test vom Sharp-Wind kannst Du einen aus meinem Wissensstand einen optimalen Träger ansehen.

Viele Grüsse Silvan
 
Hier noch ein Bild vom Holm
 

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FamZim

User
Hi Silvan

So wie ich das als Praktiker sehe ist es im Prinzip ein "Doppel-T-träger,
für CFK optimiert . Das heist breiterer Ober-und Untergurt, um die kräfte weit an oberer- und unterer- Oberfläche der Tragfläche zu postieren!
Um diese Holme sicher abzustützen, sind gleich 4 stege eingebaut.
Da es sich bestimmt um die Produktion von mehr als einem Holm handelt, sind auf ein grosflächiges CFK Laminat "Schaumstoff als Abstandshalter", dann wieder CFK Laminat, Schaumstoff, Laminat, Schaumstoff und noch einmal CFK Laminat aufgebracht, und nach dem aushärten in streifen gesägt worden.
Diese Streifen werden hochkant zwischen Ober- und Untergurt einlaminiert, und bilden dann diesen Holm, der Schaumstoff ist nur zum Distanzieren erforderlich und stütz nur, wie bei Wellpappe die wellen, die benachbarten senkrechten "Verkastungen" ab.
Ich halte diese Konstuktion für die Leichteste!!

Gruß Aloys.
 
Ok

Ok

Deshalb ist auch im dünnen Rohr ein Stützstoff sehr sinnvoll!
Jetzt wäre noch eine Berechnung vom Stützstoff interessant. Da müsste uns Christian mit seinem tollen Programm weiter helfen.

Viele Grüsse Silvan
 

Yeti

User
Hi Silvan!

Das kann das Programm nicht (kein dünnwandiger Querschnitt) und dafür braucht man es auch nicht. Der Stützstoff soll stützen, mehr nicht. Sobald der Stützstoff in einer Konstruktion nennenswerte Belastungen übertragen muss, stimmt sowieso etwas nicht. Das wäre zum Beispiel dann der Fall, wenn man eine Sandwichrippe stumpf ohne Anwinklung in einen Flügel klebt. In einem Sandwich dient der Schaum als Abstandshalter, um ohne viel Gewicht den Abstand der Deckschichten zu vergrößern und damit die Biege- und Beulsteifigkeit zu erhöhen.

Gruß Yeti
 
Hi Christian

Jetzt bin ich nicht gar nicht einverstanden!
Habe jetzt ein paar Muster von Stützstoffen der Firma Airex hervorgenommen. Dabei hat es 4 Typen mit einem Raumgewicht von 70-200kg/m3 und die Druckfestigkeit ist von 0.85N/mm2 bis 4.8N/mm2 variabel. Deshalb müssten wir die Druckfestigkeit auf den Stützstoff wissen, damit wir den richtigen auswählen können. Dies ist auch wieder von der Rohrwanddicke abhängig und es gibt über die Festigkeit/Gewicht gesehen eine optimale Ausführung.

Viele Grüsse Silvan
 

Yeti

User
Stimmt! Der Stützstoff sollte seiner Aufgabe, zu stützen schon gerecht werden können. Die Kraftübertragung sollte aber über die Fasern und nicht über den Schaum erfolgen und daher kann man den Schaum bei der Festigkeitsberechnung schon unter den Tisch fallen lassen.
Richtig:
1. Wieviele Fasern benötigt man, damit es hält?
2. Benötigen die Fasern eine Stützung?

Falsch:
1. Wieviel Schaum benötigt man, damit es hält?
2. Wieviele Fasern benötigt man, damit es nicht in den Schaum reinregnet?
;)

Gruß Yeti
 
Hallo Yeti
Deine Ausführungen sind mir verständlich und auch sehr sinnvoll.
Möchte aber die Hoffnung nicht aufgeben, dass wir noch eine gescheite Formel für die Druckbelastung für den Stützstoff bekommen. Dies am liebsten mit unserem Rohr mit D16/d14. Oder wie sieht es mit einem Rohr D16/d15 aus. Ist dann der Stützstoff überlastet und Welchen nehmen wir?

Viele Grüsse Silvan
 

Yeti

User
Hi Silvan! Eine einfache Formel hätte ich manchmal auch gerne. ;) Die Sache ist aber komplizierter: Wenn das Rohr auf der Druckseite nicht beult, dann braucht man eigentlich gar keinen Schaum. Und wenn man trotzdem welchen drin hat, wird er auch nicht belastet (abgesehen von den Biegespannungen, die aber beim CfK-Sandwich aufgrund der geringen auftretenden Dehnungen klein sind).

Wenn das Rohr ohne Schaum beulen würde, braucht man welchen. Wenn der Schaum aber das Beulen tatsächlich verhindert, wird er dabei ebenfalls nicht belastet. Für die Stützwirkung ist daher die Schaumsteifigkeit wichtiger als seine Festigkeit. Wenn die Bruchdehnung des Schaumes erreicht werden sollte, dann hat das CfK sicherlich schon vorher aufgegeben.

Gruß Yeti
 

Eisvogel

User
Ich hab mir die 5 Seiten mal schnell reingezogen, aber so richtig schlau bin ich nicht draus geworden :o

Deshalb stell ich mal die Frage konkret für mein Problem:

Ich hab mir nen 3m Segler gebaut, Fluggewicht wird sich bei ca. 2 kg einpendeln http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/723543-Semiscale-ASW-17
In den Flächen sind gewickelte Rohre mit 12mm Außen und 10mm Innendurchmesser. Als Steckung dient ein gezogenes 10mm Rohr mit 1mm Wandstärke.
Vorsichtshalber hat ich das Rohr mit Rovings gefüllt, jetzt ists schwerer, gefühlt aber genauso biegesteif.

Jetzt frag ich mich: tat das Not?
Die Steckung ist auf ganzer Länge im Führungsrohr, also nicht nur in der Fläche, sondern auch im Rumpf.

Kann mir jemand ausrechnen wieviel g die Steckung in speziell meinem Modell aushält. Im Urzustand (gezogenes Rohr) und im Istzustand (gefüllt)?
 

Stierenberg

User gesperrt
Ich habe im Internet eine Excel-Tabelle gefunden, ich welcher man die Masse und die Materialeigenschaften eingeben kann.
 
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