Industrielle 3D-Messtechnik

GOM
 
Verformungsmessung | Materialprüfung | Materialanalyse
Materialanalyse 
  
Rasterverfahren angewendet auf eine CFK-Schubplatte 
ARAMIS
 
Messsysteme: ARAMIS
 
Keywords: Beulen, Scherung
 
Das Ziel des Versuches ist die Experimentelle Überprüfung von FEM-Modellierungen der Schubbelastung von Plattenbauteilen aus CFK und die Ermittlung des Beulpunktes.

Versuchsaufbau

Die gelochte Schubplatte wird an allen 4 Seiten fest in einen Stahlrahmen mit Eck-Gelenken gespannt. Zur Deformation der Platte wird an einer Rahmenecke eine Kraft eingeleitet, die durch die Gelenke im Rahmen in der Platte eine reine Schubbelastung erzeugt.

Experimentelle Daten

Schubplattenabmessungen: ca. 600x600mm²
Freies Schubfeld: ca. 500x500mm²
Blechdicke: 3mm
Messfeld: ca. 1/4 der Platte (linke obere Ecke)
Rasterstruktur: aufgesprühtes stochastisches Muster

Experimentelle Ergebnisse

Teilt man die Bilder der Dehnungsverteilungen in x- und y-Richtung diagonal von links oben nach rechts unten, so liegt der relativ großflächige Zugbereich in x (positive Dehnungen) weitgehend unterhalb dieser Diagonalen. Sein Maximum liegt auf der Höhe der Oberkante des Loches im Schubblech und erreicht Dehnungswerte um 0.14 %.

In der Dehnungsverteilung in y-Richtung liegt der Zugbereich weitgehend oberhalb dieser Diagonalen und erreicht Werte bis zu 0.2 %. In beiden Bildern befindet sich auf der rechten unteren Seite des Messbereiches ein Druckbereich, dessen Maximum Werte bis zu -0.24 % bzw. -0.18 % erreicht.

Im Bild der Scherung befindet sich auf der angesprochenen Diagonalen ein großflächig ausgedehnter Bereich mit kleinen Scherwerten (0°), welche nur zur rechten unteren Bildseite hin nennenswert ansteigen. Das Maximum der Scherung erreicht Werte um 0.16° und liegt im Bereich der Druckmaxima der x- und y-Dehnung.

 
Belastungsvorrichtung inkl. SchubplatteSkizze des Schubrahmens
Abb.1: Belastungsvorrichtung inkl. SchubplatteAbb.2: Skizze des Schubrahmens
 
Dehnungsverteilung in xDehnungsverteilung in yScherungVerschiebungsverteilung z
Abb.3: Dehnungsverteilung in xAbb.4: Dehnungsverteilung in yAbb.5: ScherungAbb.6: Verschiebungsverteilung z
 
Im Gegensatz zu den geringen Dehnungswerten treten relativ große Verschiebungen in der z-Richtung auf. Hier ist ein Ausbeulen des Bleches aufgrund der Schubbelastung mit Maximalwerten von über 6 mm zu erkennen. Diese Werte liegen an der gleichen Stelle wie die Druckmaxima der Dehnungen in x- und y-Richtung.

Die z-Verschiebung wird während dem Belastungsvorgang mehrfach zeitlich gestaffelt aufgenommen und kann dazu genutzt werden, experimentell die Lage des Beulpunktes (Zeitpunkt des schlagartigen Ausbeulens der Schubplatte) vor dem massiven Ausbeulen zu ermitteln.

Die mit ARAMIS ermittelten Messdaten wurden bei verschiedenen Versuchen mit Dehnmessstreifen (DMS) und induktiven Wegaufnehmern verifiziert.

Mit freundlicher Genehmigung von IFL TU-Braunschweig, DaimlerChrysler Aerospace und DLR

  
 

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