Apparatives Praktikum

Das apparative Praktikum „Bauweisen & Werkstoffe“ wird gemeinsam von drei Instituten LRT 4, LRT 5 und LRT 6 betreut. Am Institut für Leichtbau finden drei Versuche statt:

• CFK-Zugversuch
• Nichtlineare Effekte und Stabilität
• Experimentelle Modalanalyse

Allgemeine Daten zum Modul

Qualifikationsziele

1. Die Studierenden kennen die wesentlichen mechanischen Prüfverfahren und können deren Anwendungsbereiche sinnvoll einordnen.
2. Die Studierenden können Werkstoff- und Strukturversuche selbstständig definieren, aufbauen und durchführen.
3. Die Studierenden verstehen die Anwendung und Bedienung der wesentlichen, bei der mechanischen Prüfung zur Anwendung kommenden, Messverfahren und Messgeräte.
4. Die Studierenden lernen mögliche Fehlerquellen bei der Versuchsdurchführung und Auswertung kennen und können den Einfluss der Fehler abschätzen.
5. Die Studierenden sind sensibilisiert gegenüber Ergebnissen aus theoretischen und experimentellen Untersuchungen und wissen, mit eventuellen Diskrepanzen zwischen Theorie und Experiment umzugehen bzw. sie zu interpretieren.

Inhalt

CFK-Zugversuch:

• In diesem Versuch werden Kennwerte von Laminaten aus Kohlenstofffaserkunststoffen mit unterschiedlichen Faserausrichtungen zunächst theoretisch durch die Klassische Laminattheorie (CLT) abgeschätzt. Hierbei können ebenfalls die zu erwartenden Prüfkräfte im nachfolgenden Zugversuch abgeschätzt werden.
• Proben unterschiedlicher Faserausrichtungen werden anschließend im uniaxialen Zugversuch geprüft, um hierbei Kennwerte, wie z.B. das Elastizitätsmodul und Spannungs-Dehnungs-Kurven zu ermitteln. Hierbei wird ein modernes optisches Dehnungsmessverfahren, die digitale Bildkorrelation (DIC) verwendet.
• Durch die experimentell ermittelten Kennwerte kann schließlich ein Abgleich mit den in der CLT berechneten Werten erfolgen. In einem iterativen Prozess können Eingangsgrößen der Berechnung schließlich angepasst werden um Berechnung und Experiment zur Übereinstimmung zu bringen.

Nichtlineare Effekte und Stabilität:

• Hochleistungs-Leichtbaukonstruktionen wie beispielsweise in der Raumfahrttechnik oder im Flugzeugbau werden vorrangig aus dünnwandigen Strukturen aufgebaut. Bei der Auslegung solcher Strukturen spielen steifigkeitsdominierte Kriterien (z.B. Vermeidung von Knicken oder Beulen) eine große Rolle. Aufgrund der hohen Beanspruchung ist überdies der Einfluss von Vorverformungen und Imperfektionen von Relevanz. In diesem Versuch sollen diese Aspekte in zwei Teilen untersucht werden:
  • Untersuchung von nichtlinearen Effekten am Beispiel eines vorgekrümmten Biegebalkens.
  • Untersuchung des Stabilitätsversagens eines U-Profils. Dabei werden verschiedene Profillängen als auch der Einfluss von Rippen berücksichtigt.

Experimentelle Modalanalyse:

• Im Strukturdynamischen Praktikum erlernen die Studierenden die Grundlagen der dynamischen Strukturerprobung. Im Rahmen der Veranstaltung wird das dynamische Verhalten des Seitenleitwerks eines Eurofighters unter periodischer und transienter Anregung ermittelt: Schwerpunkt dieser Untersuchung bildet die Einführung der experimentellen Modalanalyse, Methoden der Signalkonditionierung sowie die fachgerechte Verwendung relevanter Schwingungsmesstechnik.
• Der Praktikumsteil gliedert sich in folgende Abschnitte: 1. Beaufsichtigte Implementierung von Verfahren zur Ermittlung der Modalparameter sowie von Methoden der Signalkonditionierung, die im Rahmen des Praktikumsversuchs zur Analyse der Schwingungsdaten verwenden werden. 2. Eigenständige Durchführung der experimentellen Modalanalyse am Versuchsstand.