Holmberechnung CB Christian Baron

Mein Problem ist folgendes:
Wenn ich mir die Duchbiegung am Flächenende ansehen will, dann geht das nur wenn das Feld C121 ausgefüllt ist. Das heißt ich muss meinen Fügel so aufteilen, dass das äußerste Segment in C121 endet?
Der Eintrag in das Feld D34„maximale Fluggeschwindigkeit“ wirkt sich so aus, dass die Durchbiegung mit zunehmender Geschwindigkeit abnimmt. Ich habe hier 10m/s eingegeben und erhalte 3000 mm. Ich habe angenommen, dass sich die Durchbiegung bei höher werdender Geschwindigkeit erhöht.
Wo wirkt sich denn die Auswahl verschiedener Stützstoffe im Holmsteg aus?
Kann mir da jemand weiterhelfen?

Wolfgang

Hallo Wolfgang,
ich habe Dir eine Mail geschrieben.

Hier noch die Antwort auf Deine Fragen im Beitrag:

Die Excel-Berechnung auf meiner Homepage ist von 2012 und hat diesen kleinen Fehler, das die maximal Durchbiegung der Fläche mit dem letzten Feld der Eingabe der Spannweite (C121) gerechnet wird. Ich habe das schon längere Zeit korrigiert und setze das Feld D45/2 dafür ein, dann brauchen nicht alle Felder von C110 bis C121 ausgefüllt werden um einen Wert für die Durchbiegung im Feld C126 zu erhalten.
Ich versuche noch heute eine aktuellere Version auf die alte Homepage zu laden (die neue ist leider immer noch nicht hochgeladen).

Die Durchbiegung nimmt ab, da mit den Angaben zur Fluggeschwindigkeit und dem Ca-Wert die Gutabmessungen sich erhöhen und damit der „J“-Wert sich ändert.
Die Durchbiegung zeigt also nicht den Wert oder die Veränderung eines immer gleichen Holms bei verschiedenen Fluggeschwindigkeiten, sondern den Holm der genau für die angegebene Fluggeschwindigkeit und dem Ca-Wert berechnet wurde. Da der Holm für höhere Fluggeschwindigkeiten und/oder höheres Ca fester ausgelegt wird, kommt daher auch ein anderes Widerstandsmoment zustande.

Eine Durchbiegung im Flugzustand zu berechnen ist mit dieser einfachen Formel wie sie im Excel-Programm eingesetzt ist nicht möglich. Im realen Flug kommen die Strömungsverhältnisse am Flügel durch Wölbklappe und Querruder hinzu und auch die Auftriebsverteilung bei unterschiedlichem geflogenem Ca. In der Holmberechnung wird der angenommene maximale Ca-Wert eingesetzt um damit den Auftrieb und damit dann das Biegemoment der Fläche zu erhalten. Im Schnellflug, horizontal oder senkrecht nach unten wird ja mit sehr kleinen Ca-Werten geflogen. Das Abfangen erfolgt dann mit den hohen Ca-Werten und damit der erhöhten Durchbiegung der Flächen.

Die Materialwerte für den Holmsteg werden für die Scherfestigkeit des Stegs eingesetzt. Die Werte der verschiedenen Materialien sind auf der Materialdaten-Seite zu sehen. Höhere Scherfestigkeit eines Stegmaterials hat Einfluss auf die Dicke der erforderlichen Stegbeschichtung. Wird z.B. ein entsprechend breiter Balsasteg mit senkrechtem Faserverlauf eingesetzt, ist meist keine weitere Stehbeschichtung erforderlich und das zeigt diese einfache Abschätzung sehr schön.
Für eine Stegbeschichtung ist ein diagonal aufgebrachtes Glasgewebe oder ein Glasgewebeschlauch einer C-Faser (Gewebe oder Schlauch) Beschichtung vorzuziehen.

Hallo Christian,
vielen Dank für Deine mir jetzt auch verständlichen Werte.
Grüße
Wolfgang

Steg Beschichtung

Steg Beschichtung

Meine Frage wäre bezüglich der Holm Beschichtung. Ich hab nun schon öfter in rcn, auch hier hoben von C.Baron, gelesen dass Glasfaser ?besser? Als Kohle als holmbeschichtung geeignet ist. 45° versteht sich. Ist das weil:
(1) Kohle teurer und aufgrund niedriger Kräfte unnötig?
(2) Höhere Dehnung im holmsteg weil faserrichtung 45° (pytogoras!) Und daher ist Kohle wegen geringerer bruchdehnung anfälliger als Glas?
(3) oder eben ein mir unbekannter Grund.
Herzlichen Dank für Eure Hilfe!!

Steg Beschichtung

Steg Beschichtung

In meiner Frage oben hab ich einmal Holm geschrieben. Ich meine immer den Steg des holms.

Die Holmgurte werden bei den im Flug auftretenden Belastungen auf Zug- und Druck beansprucht. Der Holmsteg zwischen den Gurten hat daher überwiegend Schubkräfte zu übertragen und ist weiterhin auf Druck beansprucht.
Die Schubkräfte sind direkt an der Anbindung des Holmstegs an den Holmgurten am höchsten, also an der Verklebung der beiden.
Die Kohlenstofffasern haben deutlich schlechter Festigkeiten quer zur Faserlängsrichtung als Glasfasern und versagen daher bei hohen Schubbeanspruchungen eher als Glasfasern. Es spielt dabei auch der höhere E-Modul und die geringe Bruchdehnung der Kohlenstofffaser eine Rolle.
Glasfasern als die lasttragende Komponente im Holmsteg ist daher zu bevorzugen. Am einfachsten durch einen Glasgewebeschlauch um einen Kern aus Balsa oder einem harten Schaumstoff.

Hallo Christian!

Ich bin ein interessierter Mitleser, habe jedoch in der Flächenkonstruktion und Dimensionierung keine Erfahrung. Bitte noch um folgende Aufklärungen:

Christian Baron schrieb:

Die Holmgurte werden bei den im Flug auftretenden Belastungen auf Zug- und Druck beansprucht. Der Holmsteg zwischen den Gurten hat daher überwiegend Schubkräfte zu übertragen und ist weiterhin auf Druck beansprucht.
....

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Alles klar bis auf die letzten 4 Worte. Warum sollte der Holmsteg "weiterhin" auf Druck beansprucht sein? Er muss hauptsächlich Querkräfte übernehmen. Normalkräfte von aussen kommen so gut wie keine vor(ausser bei unglücklichen Landungen). Aus dem Biegemoment ergibt sich eine minimalste Mitwirkung beim Widerstandsmoment aber die kann man vernachlässigen. Aus den erstgenannten Querkräften ergeben sich Schubspannungen die, wenn man sie um 45° "verdreht" das Material in die eine Richtung auf Zug und in die andere auf Druck beansprucht. Deshalb auch das 45° Gewebe.

Christian Baron schrieb:

...
Die Schubkräfte sind direkt an der Anbindung des Holmstegs an den Holmgurten am höchsten, also an der Verklebung der beiden.
Die Kohlenstofffasern haben deutlich schlechter Festigkeiten quer zur Faserlängsrichtung als Glasfasern und versagen daher bei hohen Schubbeanspruchungen eher als Glasfasern. Es spielt dabei auch der höhere E-Modul und die geringe Bruchdehnung der Kohlenstofffaser eine Rolle.
Glasfasern als die lasttragende Komponente im Holmsteg ist daher zu bevorzugen. Am einfachsten durch einen Glasgewebeschlauch um einen Kern aus Balsa oder einem harten Schaumstoff.

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Ist für mich nicht ganz schlüssig. Vielleicht sehe ich irgendeinen wichtigen Effekt nicht.
Die Festigkeiten der Fasern quer zur Faserrichtung ist aus meiner Sicht nicht ausschlaggebend. Da sie am Holmsteg ja um 45° gedreht sind, werden sie nicht auf Schub sondern auf Zug und Druck beansprucht. Somit ist die genannte Versagensform nicht relevant, oder?
Auch dass die Schubspannungen an der Verklebungsstelle am höchsten sind verstehe ich nicht. Der Schub ist vom Zuggurt in den Druckgurt zu übertragen. Und zwar durch den Steg. Ich würde annehmen, dass der Schub über die gesamte Steghöhe konstant ist. Möglich ist, dass die Verklebungsstelle das schwächste Glied ist. Wäre es da nicht zielführend einen 45° C-Schlauch rund um die zwei Stege zu legen(Schaumstoff in der Mitte), damit man einerseits die Schubspannungen vom Balsa der Stege in die C-Fasern bringt und andererseits durch die 45° Orientierung bei den Gurten die Schubspannungen auf die gesamte Breite der Gurte verteilt - man erhöht sozusagen die wirksame Breite der Gurte.

Vielen Dank!

LG
if

Der Steg bekommt auch Druck. Stell Dir vor, dass sich die Gurte unabhängig voneinander krümmen, aber gegen Verschieben zueinander gehalten sind. Die Gurte werden sich in der Mitte einander annähern. Behindern wir diese Bewegung, versteifen wir den Holm.

Die erste Frage hat Christian Ückert (Yeti) hier beantwortet:

http://www.rc-network.de/forum/show...g-Holmverkastung?p=20374&viewfull=1#post20374

Hier noch ein sehr schöner Artikel von ihm zu dem Thema:
http://www.rc-network.de/magazin/artikel_03/art_03-0027/art_03-0027-00.html

Die Fasern der Stegbelegung liegen diagonal, das ist richtig. Die Faserfestigkeit ist aber nur in Faserlängsrichtung vorhanden, quer dazu und auch schon unter 45° ist sie deutlich geringer. Man kann z.B. einen Kohlenstofffaser-Roving mit den Fingern abscheren und braucht nicht einmal eine Schere dazu, versuch es mal.

Die Schubspannung ist fast konstant über den Querschnitt des Holmstegs.

MarkusN schrieb:

Der Steg bekommt auch Druck. Stell Dir vor, dass sich die Gurte unabhängig voneinander krümmen, aber gegen Verschieben zueinander gehalten sind. Die Gurte werden sich in der Mitte einander annähern. Behindern wir diese Bewegung, versteifen wir den Holm.

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Ja, der Steg verhindert das aneinandervorbeigleiten der Gurte. Durch Schubspannungen. Erst diese Verbindung der Gurte durch den Steg macht das System so tragfähig. Sonst hätte man drei Bauteile die unabhängig voneinander tragen müssten. Durch die Biegung der Tragfläche bekommt der eine Gurt Zug, der andere Druck. Diese Dehnung ist in einem Gurt negativ, im anderen positiv. Und auch der Holmsteg wird auf einer Seite gedehnt und auf der anderen gestaucht. Das habe ich auch durch den Satz "Aus dem Biegemoment ergibt sich eine minimalste Mitwirkung beim Widerstandsmoment..." ausgedrückt. Daraus ergeben sich auch im Steg auf einer Seite Zugspannungen, auf der anderen Druckspannungen. Die Dehnung des gesamten Querschnitts verläuft über die Höhe linear.
Aber Christian schrieb "...und ist weiterhin auf Druck beansprucht." was in diesem Fall nur ein Teil der Wahrheit ist bzw. auch als falsch verstanden werden kann - deshalb frage ich nach.

Christian Baron schrieb:

..Die Fasern der Stegbelegung liegen diagonal, das ist richtig. Die Faserfestigkeit ist aber nur in Faserlängsrichtung vorhanden, quer dazu und auch schon unter 45° ist sie deutlich geringer. Man kann z.B. einen Kohlenstofffaser-Roving mit den Fingern abscheren und braucht nicht einmal eine Schere dazu, versuch es mal.
Die Schubspannung ist fast konstant über den Querschnitt des Holmstegs.

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Genau, deshalb werden die C- oder G-Fasern im Steg auf Druck und Zug beansprucht wenn man sie unter 45° verlegt und nicht auf Scherung. Sie werden somit nur in Faserlängsrichtung belastet. Quer dazu nicht. Ich sehe noch immer keinen Grund im Steg G- statt C-Fasern zu verwenden.

EDIT:
Auch z.B. bei dieser Brücke müssen wir keine Angst haben, dass die diagonalen Stäbe quer zu ihrer Achse beansprucht werden. Sie wirken ausschließlich in Achsrichtung (=analog Faserrichtung). Nur auf Zug und Druck.


Quelle: www.seh-engineering.de/fileadmin/_migrated/pics/sb_E_Bruecke.jpg

Durch die Zug- und Druckbeanspruchung der Holmgurte gibt es nicht nur Zug- und Druckkräfte an der Fasern der Stegbelegung sondern auch Schub.


Quelle: http://me-lrt.de/1-dimensionierung-trager-statische-beanspruchung

Christian Baron schrieb:

Durch die Zug- und Druckbeanspruchung der Holmgurte gibt es nicht nur Zug- und Druckkräfte an der Fasern der Stegbelegung sondern auch Schub.
...

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Nein, den Schub hast du wenn du das Profil wie am Bild lotrecht schneidest. Wenn du einen Schnitt parallel zu den 45° Fasern machst, hast praktisch nur noch Zug- und Druckkräfte die auf die Fasern wirken. Ich versuche es später mit einer Skizze zu erläutern.

Es ist nicht 1000% richtig, aber für die Erklärung OK denke ich.

1. Also, ganz oben sieht man einen "Träger" wie du ihn mit dem Verlauf der Normal- und Schubspannungen verwendet hast. Auf einen Teil des Stegs (schraffierter Bereich) wirken Spannungen von den Gurten.

2. Das sieht man im zweiten Bild. Der Steg muss die Gurte auf der einen Seite dehnen, auf der anderen stauchen. Aber aufpassen! Wenn das alle angreifenden Spannungen wären, würde sich dieses Teilchen anfangen gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Das passiert aber nicht.

3. Ja, um das Gleichgewicht herzustellen müssen an den senkrechten Flächen dieselben Schubspannungen wirken wie an den horizontalen.

4. Und wenn man einen schrägen Schnitt durch das Teilchen des Stegs macht, erkennt man dass es auseinander gezogen werden will. Da kommen die schrägen Fasern ins Spiel die dies verhindern können. Übrigens, mit einem Schnitt von links oben nach rechts unten ergibt sich statt der Zugkraft eine Druckkraft.




EDIT:
Durch die Zunahme der Normalspannungen zu den Gurten hin, ändert sich die Hauptspannungsrichtung (Summe der Spannungen aus dem Schub plus Normalspannung ist nicht über den Querschnitt konstant), sie wird bei den Gurten verflacht, womit ich jetzt verstehe was du meinst!
Vielen Dank für die konstruktive und lehrreiche Diskussion!
Ich hoffe die Brücke weiter oben stürzt nicht ein!

Nein die Brücke stürzt nicht ein, die Schubkräfte werden durch die Bolzen oder Schrauben an den Verbindungspunkten übertragen.

Christian Baron schrieb:

Nein die Brücke stürzt nicht ein, die Schubkräfte werden durch die Bolzen oder Schrauben an den Verbindungspunkten übertragen.

Zum Vergrößern anklicken....

Es geht beim Brückenbeispiel darum, dass die Diagonalstäbe ausschließlich in ihrer Achse tragen müssen. Selbst wenn die Gelenke/Verbindungspunkte aus einer einzigen lockeren Schraube bestehen würden und in die Stäbe nur Normalkräfte eingeleitet würden, würde das statische System stimmen. Nennt sich "ideales Fachwerk".
Aber das ist eine andere Geschichte.

Hallo zusammen,

ich hänge mich mal an diesen älteren Thread an, da ich denke, dass man diesen aufgrund des Titels auch am ehesten wiederfindet.

Ich baue mit einem Freund zusammen eine Ka6e mit 4,05 m Spannweite, der Rumpf ist von Rippin, SLW und HLW haben wir bereits bespannfertig in Rippe gebaut, Hans Rupp war so nett und hat mir noch auf das eine oder andere Pferd geholfen bei der Auslegung des Modells in Vortex, auch an dieser Stelle nochmals vielen Dank!
Jetzt stehen wir vor der Frage, wie wir die Holme dimensionieren müssen. Wie gesagt ein Rippenflügel mit Kiefernholmen, beidseitige Verkastung des Holmes mit 1mm Sperrholz. Erfahrungsmäßig würde ich sagen, ein 12x8 mm Holm oben und unten wäre angesagt...

Ich hab das jetzt alles mal in Christian Barons Tabelle eingegeben, bin mir aber nicht sicher, ob ich das richtig eingegeben habe…

Vielleicht darf ich hierzu ein paar Fragen stellen?

1. Den Begriff Holmsteg verstehe ich soweit aus der Zeichnung in der Tabelle, dass dies das Material zwischen oberem und unterem Holm ist. Ich möchte jedoch die Verkastung jeweils aussen anbringen wie oben beschrieben, das spielt doch sicherlich eine Rolle, oder?

2. ist mir nicht klar was unter Stegbeschichtung verstanden werden soll. Hier muss ich in der Tabelle einen Eintrag machen, auch wenn ich keinerlei GFK verbauen möchte…??

3. Als Ergebnis erhalte ich wohl die Querschnittsfläche eines Holmgurtes in der Tabelle. Bedeutet dies den Querschnitt eines Holmes (oben oder unten) oder des Gesamtholmes

Erscheinen meine Eingaben soweit plausibel oder gehe ich von einem zu hohen CA aus?

Vielleicht noch eine Ergänzung: Unsere Ka6e soll ein Thermikflieger werden, keine „Ablasser“ kein Rumgeheize, aber sie soll auch keine Angst vor Thermik haben ;-)

Wäre toll, wenn da mal jemand drüberschauen könnte und ich sag schon mal danke, auch ganz generell an Christian für die Zurverfügungstellung dieses Werkzeuges!

[/FONT][/COLOR]Anhang anzeigen Holmberechnung_KA6e.ods

Ralph Tacke schrieb:

Vielleicht darf ich hierzu ein paar Fragen stellen?
1. Den Begriff Holmsteg verstehe ich soweit aus der Zeichnung in der Tabelle, dass dies das Material zwischen oberem und unterem Holm ist. Ich möchte jedoch die Verkastung jeweils aussen anbringen wie oben beschrieben, das spielt doch sicherlich eine Rolle, oder?
2. ist mir nicht klar was unter Stegbeschichtung verstanden werden soll. Hier muss ich in der Tabelle einen Eintrag machen, auch wenn ich keinerlei GFK verbauen möchte…??
3. Als Ergebnis erhalte ich wohl die Querschnittsfläche eines Holmgurtes in der Tabelle. Bedeutet dies den Querschnitt eines Holmes (oben oder unten) oder des Gesamtholmes

Erscheinen meine Eingaben soweit plausibel oder gehe ich von einem zu hohen CA aus?
Vielleicht noch eine Ergänzung: Unsere Ka6e soll ein Thermikflieger werden, keine „Ablasser“ kein Rumgeheize, aber sie soll auch keine Angst vor Thermik haben ;-)
Wäre toll, wenn da mal jemand drüberschauen könnte und ich sag schon mal danke, auch ganz generell an Christian für die Zurverfügungstellung dieses Werkzeuges!

Zum Vergrößern anklicken....

Leider schreit mein Excel, dass die Tabelle nur mit Fehlern geöffnet werden konnte.

zu 1. Das verstehst Du richtig. Es ist aber egal, ob der Steg zwischen den Holmen ist oder seitlich angebunden, sofern die Anbindung die Kräfte übertragen kann. Richtig verklebt ist es also egal.
Zu 2. Ohne in die Formelberechnung einzusteigen kann ich das nicht beantworten, wenn aber die Materialkenndaten der Beschichtung sehr viel schlechter (im Extrem = 0 oder falls dann eine Formel eine Fehler bringt knapp drüber) als die des Stegmaterials sind, sollte die Stegdicke richtig berechnet werden. Viellicht sieht Christian die Frage und er kann sicher am besten was dazu sagen.
Zu 3. Ein Holmgurt hat die Abmessungen 12mm*7,5mm = 90mm² , zusammen haben beide Holmgurte 180mm². Da die Zugfestigkeit höher ist als die Druckfestigkeit und gewölbte Profile im Normalflug höhere Ca-Wert erreichen als im Rückenflug, kann der untere, auf Zug belastete, Gurt schwächer dimensioniert werden als der obere, auf Druck belastete, Gurt. Im Fall von Kiefernholz wenn die Daten 70 N/mm² auf Zug und 40 N/m² auf Druck in etwa stimmen und aus dem Rückenflug gestoßene Figuren keine Rolle spielen wäre eine Aufteilung oben 14mm und unten 10mm Gurtdicke sinnvoller als 12mm/12mm.

Beim Pylon werden Ca-Werte im Mittel um 0,6 an den Pylonen geflogen, was optisch Ecken in der Luft entspricht. Selbst wenn das in Spitzen 0,8 sind, eine Ka6 fliegt man runder. Aber: was macht man wenn der Springboden urplötzlich dem Modell entgegenkommt? Voll ziehen! Deshalb auch mal mit Ca 1,2 bei 25 m/s rechnen lassen.

Hans

Ich hatte Ralph schon per mail geantwortet. Da er die Fragen hier noch mal gestellt hat, wohl vor meiner Antwort an ihn, hier noch mal meine Rückmeldung dazu:

zu 1:
Ein Holm besteht aus den Holmgurten oben und unten und dem Holmsteg dazwischen, der die Schub- und Druckkräfte zwischen den Holmgurten übertragen muss. Du kannst die Stege außen aufkleben oder zwischen die Holmgurte legen, beides geht. Du musst nur sehen bei außen an die Holmgurtseiten aufgeklebten Stegen, das die Klebefläche auch groß genug ist. Da ja auch Druckkräfte entstehen bei der Durchbiegung der Flächen unter Belastung, ist ein senkrecht stehendes Balsa zwischen den Holmgurten immer besser!
Beigefügt eine Zeichnung von Mark Drela auf der du erkennst, das ein Holmsteg unter +/-45° am besten ist (Quelle: RCSD April 2005).

zu 2:
Das ist für einen Flächenaufbau in Negativformen geschrieben. Wenn du einen Holzflügel baust brauchst du das nicht berücksichtigen.

zu 3:
Das Ergebnis ist der Querschnitt eines der Holmgurte. Du solltest also diesen Querschnitt im oberen und unteren Holmgurt bauen.

Anhang anzeigen 2034318

Hallo zusammen,

erstmal danke für Eure ausführlichen Antworten! Ich wollte Euch natürlich nicht gegeneinander ausspielen, ich dachte nur, Christian sei vielleicht in Urlaub oder einfach nur genervt wegen vieler Anfragen, daher hab ich auch hier nach ein paar Tagen gepostet...

OK, zu Punkt 1 ist alles klar, danke auch für den Hinweis zu den Drela Zeichnungen!

Zu Pkt 2: In der Tabelle wird abgefragt: "Hier bitte das Material für Stegbeschichtung wählen"
Hier steht ja in jedem Fall ein Wert, in meinem jetzt GFK Beschichtung, das spielt allerdings keine Rolle, da ich ein Feld drüber Kiefernholz für den Holmgurt gewählt habe?

Zu Punkt 3: dann auch soweit verstanden und danke an Hans für den Hinweis der möglichen unterschiedlichen Dimensionierung von unterem und oberem Gurt.

Dann sollte ich ja mit dem gerechneten Ca von 0,8 bei 27m/sec nicht ganz falsch liegen.

Ich hänge meine Berechnung mal als pdf an, mit ner xls Datei wird das bei mir wohl nix.

Schaut doch bitte nochmal kurz drüber, ob die Eingaben soweit ok sind. Daaanke!

Anhang anzeigen Holmberechnung_KA6e.pdf