Methoden der Materialprüfung für Faser-Kunststoff

Übersicht Prüfmethoden
Faser-Kunststoff-Verbunde
(Auszug)
Statische Prüfungen: Zug
Norm für Zugkennwerte
Titel
DIN EN ISO 527: Teil 4
Kunststoffe: Bestimmung der Zugeigenschaften:
Prüfbedingungen für isotrop und anisotrop
faserverstärkte Kunststoffverbundwerkstoffe
DIN EN 2561
Luft- und Raumfahrt: Kohlenstofffaserverstärkte
Kunststoffe UD-Laminate 0°
DIN EN 2597
Luft- und Raumfahrt: Kohlenstofffaserverstärkte
Kunststoffe UD-Laminate 90°
08.08.2016
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Statische Prüfungen: Druck
Norm für Druckeigenschaften
Titel
Bild
DIN EN ISO 14126
Faserverstärkte Kunststoffe: Bestimmung der
Druckeigenschaften in der Laminatebene
DIN EN ISO 604
Kunststoffe: Bestimmung von
Druckeigenschaften
Quelle: [7]
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Statische Prüfungen: Schub
Iosipesco Versuch
Versuchsprobe, Faserrichtung 0° oder 90° [1]
Anwendung: DU Laminat, Cross Ply
Norm: ASTM D5379
Vorteile:
• Kostengünstige Probenherstellung
• Sehr genaue Versuchsergebnisse
• Prüfstand für einfachen Druckversuch
• Normiert nach ASTM D5379
Nachteile:
• Spezielle Probenaufnahme
• Keine reine Scherbelastung
Schema Wyoming Versuchsaufbau [1]
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Probenaufnahme [2]
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Statische Prüfungen: Schub
45° Zugversuch
Nachteile:
• Biaxialer Spannungszustand
• Keine reine Scherbelastung
Anwendung: Cross-Ply,
±45° ausgewogen und symmetrisch
Norm: EN ISO 14129, ASTM D3518
Ähnlich: DIN 65466
Vorteile:
• Kostengünstige Probenherstellung
• Sehr genaue Versuchsergebnisse
• Prüfstand für einfachen Zugversuch
• Einfacher Versuchsaufbau
• Messung von nur 2 Dehnungsrichtungen
notwendig
• Standardisiert nach EN ISO 14129 bzw. ASTM
D3518
08.08.2016
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Versuchsprobe [1]
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Statische Prüfungen: Schub
10° Zugversuch
Anwendung: UD Laminat
Vorteile:
• Kostengünstige Probenherstellung
• Sehr genaue Versuchsergebnisse
• Prüfstand für einfachen Zugversuch
• Einfacher Versuchsaufbau
• Keine spezielle Probenaufnahme erforderlich
• Keine Normung nach ISO oder ASTM, aber die
Verwendung von ISO 527 möglich
• Keine einheitliche Probenspezifikation
• Empfindlich gegenüber Biegung/Verdrillung, d.h.
Biegespannungen in Breiten-/Dickenrichtung < 3%
Nachteile:
• Biaxialer Spannungszustand
• Messung von 3 Dehnungsrichtungen
Versuchsprobe [1]
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Statische Prüfungen: Schub
3-Rail Schubversuch
Anwendung: UD Laminat (0° bzw. 90° zur Längsachse der Rails)
Norm: ASTM D4255
Versuchsprobe [2]
Vorteile:
• Gute Versuchsergebnisse
• Prüfstand für einfachen Zug-/Druckversuch
• Normung nach ASTM D4255
Nachteile:
• Große Versuchsproben
• Aufwendige Präparation der Versuchsproben (Bohrungen)
• Aufwendige Probenaufnahme
• Hohe Kosten
Versuchsaufbau [2]
08.08.2016
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Statische Prüfungen: Schub
2-Rail Schubversuch
Anwendung: UD Laminat (0° bzw. 90° zur Längsachse der
Rails)
Norm: ASTM D4255
Vorteile:
• Prüfstand für einfachen Zug-/Druckversuch
• Normung nach ASTM D4255
• Reine Scherkraft im Bereich der DMS eingeleitet
Nachteile:
• Große Versuchsproben
• Aufwendige Präparation der Versuchsproben (Bohrungen)
• Aufwendige Probenaufnahme
• Hohe Kosten
08.08.2016
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Versuchsprobe [1]
Versuchsaufbau [1]
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Statische Prüfungen: Schub
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Statische Prüfungen: Biegung und Schlagzähigkeit
Norm für Biegung
Titel
DIN EN ISO 178
Kunststoffe –
Bestimmung der Biegeeigenschaften
DIN EN ISO 14125
Faserverstärkte Kunststoffe –
Bestimmung der Biegeeigenschaften
Norm für Schlagzähigkeit
Titel
DIN EN ISO 179
Kunststoffe –
Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften
08.08.2016
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Statische Prüfungen: Interlaminare Scherfestigkeit
Norm für ILS
Titel
DIN 65148
Prüfung von faserverstärkten Kunststoffen
Bestimmung der interlaminaren Scherfestigkeit
im Zugversuch
DIN EN 2563
Luft- und Raumfahrt – Kohlenstofffaserverstärkte
Kunststoffe – Unidirektionale Laminate –
Bestimmung der scheinbaren interlaminaren
Scherfestigkeit
08.08.2016
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11
Statische Prüfungen: Sonderprüfungen
Biaxiale Prüfungen für Versagenskörper:
Biaxiale Zugbeanspruchung
Torsion-/Zug-/Druckbelastung
Quelle: [4]
Quelle: [3]
08.08.2016
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2D & 3D Bruchkörper nach Cuntze-Versagenskriterium [5]
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Quellenverzeichnis
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
08.08.2016
Hodgkinson J.M.: Mechanical testing of advanced fibre composites. CRC Press, Boca Raton, 2000
Adams D. F.; Carlsson L.A.; Pipes R. B.: Experimental Characterization of Advanced Composite
Materials. 3rd Edition, CRC Press, Boca Raton, 2003
Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik
Patent DE 202012008324 U1: Rohrprobe zur mechanischen Prüfung und zur Ermittlung der einen
zu prüfenden Werkstoff charakterisierenden Belastungswerte und Eigenschaften
Cuntze: Efficient 3D and 2D failure conditions for UD laminae and their application within the
verification of the laminate design, 2006, Composites Science and Technology
Keil S.: Beanspruchungsanalyse mit Dehnungsmessstreifen. Cuneus Verlag, Zwingenberg, 1995
Grellmann, W.; Seidler, S.: Kunststoffprüfung, Carl Hanser Verlag, München, 2015
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