Ein neuer Ansatz zur Ertüchtigung von Stahlkonstruktionen ist die klebetechnische Applikation von Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK). In die Klebverbindung integrierte sehr dünne faseroptische Sensoren können hier helfen neue Detailkenntnisse zu den Verbundeigenschaften insbesondere zu dem Klebfugenverhalten unter komplexen Umgebungsbedingungen und Belastungen zu erlangen. Die Untersuchungen an den Stahl-CFK-Klebverbindungen und CFK-verstärkten Bauteilen mit in der Klebfuge integrierten faseroptischen Sensoren verdeutlichen, dass während der mechanischen und thermisch-hygrischen Belastung der Stahl-CFK-Klebverbindungen sehr genau und ortsauflösend lokale Dehnungen sowie inhomogene Dehnungszustände in Sensorfaserrichtung in der Klebfuge ermittelt werden können. Mit der Fasersensorik können somit tatsächliche Dehnungszustände und eine Schädigung des Verbundes in Form einer Delamination ortsaufgelöst und in Echtzeit detektiert werden. Die Ergebnisse des Vorhabens liefern somit einen neuen Ansatz für die Optimierung von strukturellen Klebverbindungen auf Basis einer Detailanalyse der Klebfugen.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Im Zuge der Energieeinsparung bei Gebäuden und zur Vermeidung von Bauschäden durch Tauwasser in Bauteilen soll die Gebäudehülle während der gesamten Nutzungsdauer eines Gebäudes oder Bauteils dauerhaft luftdicht sein. Dies bezieht sich nicht nur auf Bauteile und Bauteilschichten sondern auch auf Klebemittel als Verbindung verschiedener Elemente, wie z. B. den Bahnen der Dampfsperre. Die Lasten, die solche Klebeverbindungen beanspruchen, sind im Wesentlichen auf die Einwirkung durch Wind zurückzuführen und stellen eine in ihrer Stärke ständig schwankende Kraft dar. Es war daher notwendig, zur Prüfung der Dauerhaftigkeit von Klebemitteln ein Verfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe die Wirkung alternierender Lasten auf Verbindungsmittel in der luftdichten Hülle von Gebäuden simuliert werden kann.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Die Verbindung primärer Faserverbundstrukturen im Flugzeugbau durch Kleben ist zentraler Bestandteil einer Integralbauweise und bietet damit ein hohes Leichtbaupotenzial. Äußerlich nicht sichtbare Schwachstellen innerhalb der Klebeschicht können sich jedoch unter Betriebslast ausbreiten und zum Versagen der Verbindung führen. Klebeverbindungen können deshalb heutzutage nur in Kombination mit mechanischen Fügeelementen eingesetzt werden, welche die Rissausbreitung innerhalb der Klebschicht vollständig verhindern und damit die primäre Lastübertragungskomponente darstellen. Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Riss-Stopper-Konzepts für Klebeverbindungen. Mithilfe von Riss-Stopper-Elementen soll das Ermüdungsrisswachstum ausgehend von initialen Schäden derart begrenzt werden, dass die geforderte strukturelle Restfestigkeit gewährleistet wird. Es wird weiterhin ein Simulationsansatz entwickelt, welcher die Auslegung solcher schadenstoleranter Klebeverbindungen ermöglicht. Im Vergleich zu konventionellen Verbindungskonzepten stellen die Riss-Stopper-Elemente ausschließlich ein Sicherungssystem dar und die primäre Lastübertragung wird weiterhin von der Klebeverbindung übernommen. Die Ergebnisse zeigen, dass das Ermüdungsrisswachstum durch mechanische Riss-Stopper-Elemente signifikant reduziert werden kann und sie sich somit für den Einsatz in schadenstoleranten Klebeverbindungen eignen. Das Simulationsmodell bildet dabei den Einfluss der Riss-Stopper-Elemente mit hoher Genauigkeit ab und bietet sich damit zum Einsatz im Auslegungsprozess an.
Aktualisiert: 2020-12-26
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Ein neuer Ansatz zur Ertüchtigung von Stahlkonstruktionen ist die klebetechnische Applikation von Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK). In die Klebverbindung integrierte sehr dünne faseroptische Sensoren können hier helfen neue Detailkenntnisse zu den Verbundeigenschaften insbesondere zu dem Klebfugenverhalten unter komplexen Umgebungsbedingungen und Belastungen zu erlangen. Die Untersuchungen an den Stahl-CFK-Klebverbindungen und CFK-verstärkten Bauteilen mit in der Klebfuge integrierten faseroptischen Sensoren verdeutlichen, dass während der mechanischen und thermisch-hygrischen Belastung der Stahl-CFK-Klebverbindungen sehr genau und ortsauflösend lokale Dehnungen sowie inhomogene Dehnungszustände in Sensorfaserrichtung in der Klebfuge ermittelt werden können. Mit der Fasersensorik können somit tatsächliche Dehnungszustände und eine Schädigung des Verbundes in Form einer Delamination ortsaufgelöst und in Echtzeit detektiert werden. Die Ergebnisse des Vorhabens liefern somit einen neuen Ansatz für die Optimierung von strukturellen Klebverbindungen auf Basis einer Detailanalyse der Klebfugen.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Im Zuge der Energieeinsparung bei Gebäuden und zur Vermeidung von Bauschäden durch Tauwasser in Bauteilen soll die Gebäudehülle während der gesamten Nutzungsdauer eines Gebäudes oder Bauteils dauerhaft luftdicht sein. Dies bezieht sich nicht nur auf Bauteile und Bauteilschichten sondern auch auf Klebemittel als Verbindung verschiedener Elemente, wie z. B. den Bahnen der Dampfsperre. Die Lasten, die solche Klebeverbindungen beanspruchen, sind im Wesentlichen auf die Einwirkung durch Wind zurückzuführen und stellen eine in ihrer Stärke ständig schwankende Kraft dar. Es war daher notwendig, zur Prüfung der Dauerhaftigkeit von Klebemitteln ein Verfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe die Wirkung alternierender Lasten auf Verbindungsmittel in der luftdichten Hülle von Gebäuden simuliert werden kann.
Aktualisiert: 2023-03-31
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