Ingenieurwissenschaften Konstruktion – Leichtbau
Karteikarten zum Thema „Ingenieurwissenschaften“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Was ist das primäre Ziel des Leichtbaus? · Wie definiert sich die spezif…
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15 KartenWas ist das primäre Ziel des Leichtbaus?
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Maximale Steifigkeit und Festigkeit bei minimaler Masse durch werkstoffgerechtes Design und hochspezifische Werkstoffe.
Wie definiert sich die spezifische Steifigkeit eines Werkstoffs?
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Quotient aus Elastizitätsmodul E und Dichte ρ (E/ρ); maßgebend für gewichtsoptimierte Biege- und Knickbeanspruchung.
Welche drei Hauptwerkstoffgruppen dominieren den modernen Leichtbau?
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Faserverbundwerkstoffe (CFK/GFK), Leichtmetalle (Al, Mg, Ti) und hochfeste Stähle; ergänzt durch Sandwich- und Hybridstrukturen.
Was charakterisiert ein Sandwich-Aufbau mechanisch?
Rückseite
Zwei dünne, hochfeste Deckschichten tragen Normalkräfte/Biegemomente; ein leichter, dicker Kern trägt Schubkräfte und stabilisiert gegen Knicken.
Welche Versagensarten sind bei Sandwich-Strukturen kritisch?
Rückseite
Kernschubversagen, Deckschichtknicken (global/lokal), Einkerbung (Intussusception), Delamination und Kern-Druckversagen unter Punktlast.
Was versteht man unter Anisotropie bei Faserverbundwerkstoffen?
Rückseite
Richtungsabhängige mechanische Eigenschaften: Steifigkeit und Festigkeit sind in Faserrichtung maximal, quer dazu minimal – Auslegung muss Faserorientierung berücksichtigen.
Welche Kennwerte beschreiben ein UD-Lamina (unidirektionales Laminat)?
Rückseite
Längsmodul E1, Querelastizitätsmodul E2, Schubmodul G12, Querkontraktionszahl ν12, Längs- und Querzug-/Druckfestigkeit.
Wie wirkt sich die Schichfolge auf das Biege-Schub-Kupplungsverhalten eines Laminats aus?
Rückseite
Unsymmetrische Schichfolgen erzeugen Biege-Schub-Kopplung (B-Matrix ≠ 0); symmetrische Laminate vermeiden dies und verhindern Verzug durch thermische Lasten.
Was besagt das Tsai-Wu-Versagenskriterium für Faserverbund?
Rückseite
Interaktives Kriterium mit quadratischen und linearen Gliedern für Spannungskomponenten; berücksichtigt unterschiedliche Zug-/Druckfestigkeiten und Schubwechselwirkung.
Welche Auslegungsprinzipien reduzieren Masse bei Biegebeanspruchung am effektivsten?
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Erhöhung des Trägheitsmoments durch Materialverlagerung an den Rand (Hohlprofile, Rippen, Sandwich) – Steifigkeit wächst quadratisch mit Höhe.
Was ist Topologieoptimierung im Leichtbau?
Rückseite
Numerisches Verfahren (z. B. SIMP), das Materialverteilung im Bauraum iterativ optimiert, um Steifigkeit bei gegebenem Volumen zu maximieren.
Welche Fügeverfahren eignen sich für CFK-Strukturen?
Rückseite
Kleben (strukturell), Niet-/Bolzenverbindungen (mit Metalldübeln), Hybridfügen (Kleben + Nieten), thermisches Fügen bei Thermoplasten.
Wie beeinflusst Kerndichte die Biegesteifigkeit einer Sandwich-Platte?
Rückseite
Steifigkeit wächst mit Kernhöhe quadratisch (∼ h³), aber linear mit Kerndichte; optimale Dichte minimiert Masse bei gegebener Steifigkeit.
Was versteht man unter Hybridleichtbau?
Rückseite
Kombination verschiedener Werkstoffe (z. B. Stahl-CFK, Al-GFK) in einem Bauteil, um lokale Lastpfade materialgerecht auszulegen und Kosten zu senken.
Welche Rolle spielt Ermüdung bei faserverstärkten Kunststoffen?
Rückseite
CFK zeigt hervorragende Ermüdungsfestigkeit in Faserrichtung; Schaden akkumuliert als Matrixrisse, Delamination und Faserbruch – Schadensfortschritt ist langsamer als bei Metallen.