verlierer
User gesperrt
so, den ganzen tag rumgerechnet..
War ja klar, dass im Ausgangsthread nur Leute rumlabern (rumtrollen),
die selber nichts vorrechnen können.
In diesem thread BITTE nur Antworten,
die relevante Zahlen (oder links auf diese) vorweisen.
In diesem thread BITTE nur Antworten,
die relevante Zahlen (oder links auf diese) vorweisen.
Und wer meinen Rechnungen nicht folgen kann
der möge bitte eigenen Thread über 25bar Autoklaven aus Carbon eröffnen :-)
Danke an Hans und Stefan :-)
Der pdf-link von Hans
http://shop.r-g.de/out/media/td_de_Vergleichsdaten Kohlenstofffasern .pdf
deckt sich sehr gut mit dem pdf-link
http://wiki.r-g.de/index.php?title=D...G_Handbuch.pdf
von Stefan:
1.
Physikalische Eigenschaften verschiedener Fasern (Seite 134)
Werkstoff: Kohlenstoff
Zugfestigkeit GPa: 2,4 - 7,0
Dichte g/cm3: 1,7 - 1,9
Werkstoff: Glas
Zugfestigkeit GPa: 2,6
Dichte g/cm3: 1,8 - 1,9
2.
Gängige Fasertypen (Seite 163ff)
Tenax HT-Faser (Tenax HTS und HTA)
Dichte (g/cm3) 1,77
Zugfestigkeit (MPa) 3950 (HTS: 4300)
Tenax UM-Faser (Tenax UMS)
Dichte (g/cm3) 1,78
Zugfestigkeit (MPa) 4560
Torayc T 300 / T300J
Dichte (g/cm3 ) 1,76 / 1,78
Zugfestigkeit (MPa) 3530 / 4210
Sumitomo Dialead K63712 (UD-Gelege, 250g/m2)
Dichte (g/cm3) 2,12
Zugfestigkeit (MPa) 2600
Beide pdf's betreffen 100% Faseranteil
Wobei mit "Faser" anscheinend immer ein "Roving" gemeint ist.
(welches zB aus 3000 Filamenten (3K-Roving) bestehen kann.)
Anhand der theoretischen 100% Dichte in g/cm3 (1,8 g/cm3)
und dem Gewicht einer Faser/Roving in g/km (zB. 1610tex = 1610g/km)
lässt sich die Anzahl der Rovings bestimmen. (also wie oft ich meinen Autoklav umwickeln müsste.)
Man geht also von der benötigten Zugkraft aus
und erhält über die Zugfestigkeit von 100% Dichte den benötigten Querschnitt.
Den braucht man dann nur noch durch den Querschnitt einer Faser teilen :-)
Im Beispiel von Seite 83 fällt ein Wert für die Biegebruchspannung vom himmel,
aus welchem sich der benötigte Querschnitt ergibt.
Dieser ist aber wohl auf das fertige Laminat bezogen,
und darum enthält der benötigte Querschnitt nur 54% Faseranteil.
Alle Fachleute hier werde ja wohl dieses "Handbuch" gelesen und verstanden haben :-)
Macht Sinn, dass bei Biegebruch der Verbundwerkstoff betrachtet werden muss.
Für meinen Fall der Reissfestigkeit kann man wohl direkt von den obigen Zugfestigkeiten ausgehen und braucht keine Kennwerte für das gesammte CFK.
Für meinen 10cm Durchmesser Kugelautoklav hab ich ja die nötige Kraft welche zwei Hälften zusammenhalten kann mit 25 x 79kg = 19750 N (=2tonnen) abgeschätzt (25bar, siehe erstes posting)
ich gehe von 2 GPa = 2000 MPa = 2000 N/mm2 für 100% Fasermaterial aus.
(Also 1 mm2 kann 2000 Newton (200kg) halten, tolles zeug.)
Die beiden gedachten Kugelhälften müssen also mit
19750 / 2000 = 9,875 mm2 = 0,09875 cm2 Kohlestofffaser zusammengehalten werden.
Das wären elf 1610tex Fasern (siehe Handbuch Seite 83) :-)
(eine 1610tex hat zirka 1mm2, hält also 200kg => 10 Fasern halten 2 tonnen, das passt also.)
Eine 1610tex-Faser wiegt 1610 g/km = 1,61 g/m
Damit wiegen die nötigen 11 Fasern 17,71 g pro meter
Bei einem 200g/m2 Körpergewebe laufen 100g/m2 in eine Richtung.
Es wird also ein 17,71 / 100 = 0,1771 ter Teil von einem Meter Gewebe benötigt.
Ein 17,71cm breiter Streifen 200g Körpergewebe hält also auch die 2tonnen, woww!
Der Umfang der Kugel (Schnittlinie der zwei gedachten Kugelhälften) betägt 31,4cm.
Demnach würde eine einzige Lage 100g Körpergewebe ausreichen !
Da die Kraft von 2tonnen symmetrich in jede Richtung wirkt,
sollte eine zweite Lage diagonal verlaufen.
Vergleich:
Das ist nur 1/8 des Gewebes, wie ich sie im ersten Post abgeschätzt habe.
Allerdings betrug die Kennzahl von Yeti aus dem Jahr 2002 mit 200 N/mm2
auch nur ein 1/10 dessen, was heutige Kohlefasern aushalten sollen.
Auch enthält der Querschnitt der 200N/mm2 mindestens die Hälfte Harz.
Im Handbuch finden sich auch Werte für Verbundstoffe:
3.
Festigkeitswerte von Gewebe-Laminaten (Seite 149, Quelle: CS-Interglas)
Kohlenstoff (Faseranteil 50 Vol.%)
Zugfestigkeit bidirektional MPa 560 - 650
Zugfestigkeit unidirektional MPa 950 - 1100
Druckfestigkeit bidirektional MPa 450 - 520
Druckfestigkeit unidirektional MPa 600 - 800
Glas (Faseranteil 43 Vol.%)
Zugfestigkeit bidirektional MPa 330 - 400
Zugfestigkeit unidirektional MPa 590 - 680
Druckfestigkeit bidirektional MPa 310 - 440
Druckfestigkeit unidirektional MPa 480 - 600
4.
Vergleichswerte (Seite 166)
Typische Kennwerte
GFK (Quasiisotrop):
Dichte g/cm3 2,1
Zugfestigkeit MPa 720
CFK (Quasiisotrop):
Dichte g/cm3 1,5
Zugfestigkeit MPa 900
Kiefernholz:
Dichte g/cm3 0,5
Zugfestigkeit MPa 100
Dural-Alu:
Dichte g/cm3 2,8
Zugfestigkeit MPa 350
Stahl:
Dichte g/cm3 7,8
Zugfestigkeit MPa 1100
Die 900 MPa bzw. 560-650 MPa scheinen den Fortschritt seit 2002 widerzuspiegeln.
Berücksichtigt man nur die 50% Faseranteil dieser Kennwerte,
dann sind meine 2000MPa für 100% Faseranteil plausibel.
Ich muss ja eh 2 200g Lagen diagonal verlegen
und weil es für gute Drapierbarkeit nur so 5cm breite Streifen sind
kommen am Ende bestimmt 4 Lagen raus :-)
Als Vergleich nun noch der Rechenweg für Laminat nach dem Beispiel von Seite 84ff
Statt der geringeren Schubbruchspannung von 114 N/mm2 (fällt da vom himmel)
werden 500 MPa = 500 N/mm2 angesetzt (Tabelle 3.)
Es ergibt sich also für 19750 N ein Laminatquerschnitt von 19750 / 500 = 39,5 mm2
Bei der Kugel verteilen sich die 19750 N auf 314mm Umfang,
es wird also eine Laminathöhe von 39,5 / 314 = 0,126 mm benötigt.
Für alle Formelidioten (siehe Seite 85):
Lagenstärke x Faservolumenanteil = Flächengewicht / Faserdichte
Mit 35% Faservolumenanteil ergibt sich
Lagenstärke = 200/10000 g/cm2 / 1,8 g/cm3 / 0,35 = 0,032cm = 0,32 mm
Es müssen also mit 3 Lagen 200 g/m2 Körpergewebe beschichtet werden.
Das ist rund der 6fache Wert von der direkten Berechnung über Faserstärken :-/
Aber wenn nach Hans eine 200g Laminat doch 0,33mm hat,
dann wickel ich gerne 6 Lagen zu einem 2mm dicken Autoklav übereinander :-)
Ich sagte ja schon, dass ich nicht gerne in öffentlichen foren schreibe.
meist löse ich die problem dann doch selbst
weil alle anderen höchstens formeln auswendig gelernt haben.
Nochmal die Problemstellung:
Wie oft muss eine 10cm Kugel mit 200g CFK Körper beschichtet werden, damit sie 25bar aushält.
Oder vereinfacht:
Wie oft muss ein 30cm breites Laminat mit 200g CFK Körper berschichtet werden, damit es 2tonnen hält.
Wer letzter Formulierung nicht lösen kann,
sollte sich hier nicht als Fachmann hinstellen.
roland,
Phyisker
Ideen immer zu mir :-)
Ausreden woanders hin :-(
War ja klar, dass im Ausgangsthread nur Leute rumlabern (rumtrollen),
die selber nichts vorrechnen können.
In diesem thread BITTE nur Antworten,
die relevante Zahlen (oder links auf diese) vorweisen.
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die relevante Zahlen (oder links auf diese) vorweisen.
Und wer meinen Rechnungen nicht folgen kann
der möge bitte eigenen Thread über 25bar Autoklaven aus Carbon eröffnen :-)
Danke an Hans und Stefan :-)
Der pdf-link von Hans
http://shop.r-g.de/out/media/td_de_Vergleichsdaten Kohlenstofffasern .pdf
deckt sich sehr gut mit dem pdf-link
http://wiki.r-g.de/index.php?title=D...G_Handbuch.pdf
von Stefan:
1.
Physikalische Eigenschaften verschiedener Fasern (Seite 134)
Werkstoff: Kohlenstoff
Zugfestigkeit GPa: 2,4 - 7,0
Dichte g/cm3: 1,7 - 1,9
Werkstoff: Glas
Zugfestigkeit GPa: 2,6
Dichte g/cm3: 1,8 - 1,9
2.
Gängige Fasertypen (Seite 163ff)
Tenax HT-Faser (Tenax HTS und HTA)
Dichte (g/cm3) 1,77
Zugfestigkeit (MPa) 3950 (HTS: 4300)
Tenax UM-Faser (Tenax UMS)
Dichte (g/cm3) 1,78
Zugfestigkeit (MPa) 4560
Torayc T 300 / T300J
Dichte (g/cm3 ) 1,76 / 1,78
Zugfestigkeit (MPa) 3530 / 4210
Sumitomo Dialead K63712 (UD-Gelege, 250g/m2)
Dichte (g/cm3) 2,12
Zugfestigkeit (MPa) 2600
Beide pdf's betreffen 100% Faseranteil
Wobei mit "Faser" anscheinend immer ein "Roving" gemeint ist.
(welches zB aus 3000 Filamenten (3K-Roving) bestehen kann.)
Anhand der theoretischen 100% Dichte in g/cm3 (1,8 g/cm3)
und dem Gewicht einer Faser/Roving in g/km (zB. 1610tex = 1610g/km)
lässt sich die Anzahl der Rovings bestimmen. (also wie oft ich meinen Autoklav umwickeln müsste.)
Man geht also von der benötigten Zugkraft aus
und erhält über die Zugfestigkeit von 100% Dichte den benötigten Querschnitt.
Den braucht man dann nur noch durch den Querschnitt einer Faser teilen :-)
Im Beispiel von Seite 83 fällt ein Wert für die Biegebruchspannung vom himmel,
aus welchem sich der benötigte Querschnitt ergibt.
Dieser ist aber wohl auf das fertige Laminat bezogen,
und darum enthält der benötigte Querschnitt nur 54% Faseranteil.
Alle Fachleute hier werde ja wohl dieses "Handbuch" gelesen und verstanden haben :-)
Macht Sinn, dass bei Biegebruch der Verbundwerkstoff betrachtet werden muss.
Für meinen Fall der Reissfestigkeit kann man wohl direkt von den obigen Zugfestigkeiten ausgehen und braucht keine Kennwerte für das gesammte CFK.
Für meinen 10cm Durchmesser Kugelautoklav hab ich ja die nötige Kraft welche zwei Hälften zusammenhalten kann mit 25 x 79kg = 19750 N (=2tonnen) abgeschätzt (25bar, siehe erstes posting)
ich gehe von 2 GPa = 2000 MPa = 2000 N/mm2 für 100% Fasermaterial aus.
(Also 1 mm2 kann 2000 Newton (200kg) halten, tolles zeug.)
Die beiden gedachten Kugelhälften müssen also mit
19750 / 2000 = 9,875 mm2 = 0,09875 cm2 Kohlestofffaser zusammengehalten werden.
Das wären elf 1610tex Fasern (siehe Handbuch Seite 83) :-)
(eine 1610tex hat zirka 1mm2, hält also 200kg => 10 Fasern halten 2 tonnen, das passt also.)
Eine 1610tex-Faser wiegt 1610 g/km = 1,61 g/m
Damit wiegen die nötigen 11 Fasern 17,71 g pro meter
Bei einem 200g/m2 Körpergewebe laufen 100g/m2 in eine Richtung.
Es wird also ein 17,71 / 100 = 0,1771 ter Teil von einem Meter Gewebe benötigt.
Ein 17,71cm breiter Streifen 200g Körpergewebe hält also auch die 2tonnen, woww!
Der Umfang der Kugel (Schnittlinie der zwei gedachten Kugelhälften) betägt 31,4cm.
Demnach würde eine einzige Lage 100g Körpergewebe ausreichen !
Da die Kraft von 2tonnen symmetrich in jede Richtung wirkt,
sollte eine zweite Lage diagonal verlaufen.
Vergleich:
Das ist nur 1/8 des Gewebes, wie ich sie im ersten Post abgeschätzt habe.
Allerdings betrug die Kennzahl von Yeti aus dem Jahr 2002 mit 200 N/mm2
auch nur ein 1/10 dessen, was heutige Kohlefasern aushalten sollen.
Auch enthält der Querschnitt der 200N/mm2 mindestens die Hälfte Harz.
Im Handbuch finden sich auch Werte für Verbundstoffe:
3.
Festigkeitswerte von Gewebe-Laminaten (Seite 149, Quelle: CS-Interglas)
Kohlenstoff (Faseranteil 50 Vol.%)
Zugfestigkeit bidirektional MPa 560 - 650
Zugfestigkeit unidirektional MPa 950 - 1100
Druckfestigkeit bidirektional MPa 450 - 520
Druckfestigkeit unidirektional MPa 600 - 800
Glas (Faseranteil 43 Vol.%)
Zugfestigkeit bidirektional MPa 330 - 400
Zugfestigkeit unidirektional MPa 590 - 680
Druckfestigkeit bidirektional MPa 310 - 440
Druckfestigkeit unidirektional MPa 480 - 600
4.
Vergleichswerte (Seite 166)
Typische Kennwerte
GFK (Quasiisotrop):
Dichte g/cm3 2,1
Zugfestigkeit MPa 720
CFK (Quasiisotrop):
Dichte g/cm3 1,5
Zugfestigkeit MPa 900
Kiefernholz:
Dichte g/cm3 0,5
Zugfestigkeit MPa 100
Dural-Alu:
Dichte g/cm3 2,8
Zugfestigkeit MPa 350
Stahl:
Dichte g/cm3 7,8
Zugfestigkeit MPa 1100
Die 900 MPa bzw. 560-650 MPa scheinen den Fortschritt seit 2002 widerzuspiegeln.
Berücksichtigt man nur die 50% Faseranteil dieser Kennwerte,
dann sind meine 2000MPa für 100% Faseranteil plausibel.
Ich muss ja eh 2 200g Lagen diagonal verlegen
und weil es für gute Drapierbarkeit nur so 5cm breite Streifen sind
kommen am Ende bestimmt 4 Lagen raus :-)
Als Vergleich nun noch der Rechenweg für Laminat nach dem Beispiel von Seite 84ff
Statt der geringeren Schubbruchspannung von 114 N/mm2 (fällt da vom himmel)
werden 500 MPa = 500 N/mm2 angesetzt (Tabelle 3.)
Es ergibt sich also für 19750 N ein Laminatquerschnitt von 19750 / 500 = 39,5 mm2
Bei der Kugel verteilen sich die 19750 N auf 314mm Umfang,
es wird also eine Laminathöhe von 39,5 / 314 = 0,126 mm benötigt.
Für alle Formelidioten (siehe Seite 85):
Lagenstärke x Faservolumenanteil = Flächengewicht / Faserdichte
Mit 35% Faservolumenanteil ergibt sich
Lagenstärke = 200/10000 g/cm2 / 1,8 g/cm3 / 0,35 = 0,032cm = 0,32 mm
Es müssen also mit 3 Lagen 200 g/m2 Körpergewebe beschichtet werden.
Das ist rund der 6fache Wert von der direkten Berechnung über Faserstärken :-/
Aber wenn nach Hans eine 200g Laminat doch 0,33mm hat,
dann wickel ich gerne 6 Lagen zu einem 2mm dicken Autoklav übereinander :-)
Ich sagte ja schon, dass ich nicht gerne in öffentlichen foren schreibe.
meist löse ich die problem dann doch selbst
weil alle anderen höchstens formeln auswendig gelernt haben.
Nochmal die Problemstellung:
Wie oft muss eine 10cm Kugel mit 200g CFK Körper beschichtet werden, damit sie 25bar aushält.
Oder vereinfacht:
Wie oft muss ein 30cm breites Laminat mit 200g CFK Körper berschichtet werden, damit es 2tonnen hält.
Wer letzter Formulierung nicht lösen kann,
sollte sich hier nicht als Fachmann hinstellen.
roland,
Phyisker
Ideen immer zu mir :-)
Ausreden woanders hin :-(