Nach positiver Absolvierung  der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage

• Anwendungsgebiete und Anwendungsbeispiele von Faserverbundwerkstoffen zu nennen
• Technologieunterschiede von Composites im Vergleich zu konventionellen Materialen zu erklären und deren Vorteile in Leichtbauanwendungen zu begründen
• Verbundwerkstoffe aus technische Sicht zu definieren und klassifizieren
• Materialparameter zu nennen, mit denen die Materialkennwerte von Composites verändert werden können
• Mit verbundwerkstoffspezifischen Grundbegriffen und Grundlagen umzugehen
• Laminatbeschreibungen zu lesen bzw. zu generieren
• zur Verfügung stehende Faser- und Matrixmaterialen sowie deren Halbzeuge und Lieferformen zu beschreiben und je nach Anwendung auszuwählen
• das Herstellungsprinzip und den Herstellungsprozess von Faserverbundbauteilen zu erklären
• je nach Anwendung entsprechende Formgebungsverfahren auszuwählen
• Automatisierungsmöglichkeiten im Fertigungsablauf zu beschreiben
• Den Konstruktionsprozess von Verbundbauteilen zu erklären
• das elastische Materialverhalten von Laminateinzelschichten und dessen Einflussparameter anzugeben
• die klassische Laminattheorie zu Berechnung von geschichteten Verbundstrukturen anzugeben und anhand des Schichtverbundmaterialgesetzes compositespezifische Effekte zu erklären
• Versagensmechanismen in Compositen Materialien zu nennen und Kriterien zur Versagensbeurteilung zu nennen
• Methoden der zerstörungfreien Werkstoffprüfung zur Feststellung von Schäden in Compositebauteilen zu erklären
• Methoden der experimentellen Charakterisierung zur Ermittlung der anisotropen Materialkennwerte von Verbundkomponenten und Verbundwerkstoffen zu beschreiben
• spezielle Verbindungstechniken und Methoden der Krafteinleitung bei Verbundbauteilen zu nennen
• Reparaturmaßnahmen von Compositebauteilen anzugeben.

Nach positiver Absolvierung des Übungsteils der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage

• Mikromechanische Formeln zur Ermittlung von verschmierten Materialdaten von Verbundwerkstoffen anzuwenden
• Faservolumenanteile aus Schliffbildern und Fasergewichtsanteile zu berechnen
• die Steifigkeits- und Nachgiebigkeitsmatrix von isotropen, orthotropen und transversal isotropen Materialien für den triaxialen und den ebenen Spannungszustand zu ermitteln und die Unterschiede zu erklären
• das Elastizitätsgesetz im ebenen Spannungszustand für isotropes und transversal isotropes Materialverhalten zu transformieren und die Komponenten der Steifigkeitsmatrix abhängig vom Faserwinkel in Polardiagrammen darzustellen
• Ingenieurskonstanten für eine unidirektionale Laminateinzelschicht unter Annahme eines ebenen Membranspannungszustandes für isotropes und transversal isotropes Materialverhalten zu berechnen die Werte abhängig vom Faserwinkel in Polardiagrammen darzustellen
• Das Versagensverhalten einer Laminateinzelschicht abhängig vom Faserwinkel zu beurteilen und die Ergebnisse verschiedener Versagenskriterien gegenüberzustellen
• das Laminatberechnungsproramm elamX² (https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/ilr/lft/elamx2/elamx) anzuwenden

Folgende Themen werden für faserverstärkte Werkstoffe im Vorlesungsteil behandelt:

• Charakterisierung und Klassifizierung aus der Sicht des Leichtbaus
• Anwendungsgebiete und Anwendungsbeispiele
• Fasermaterialien und Matrixmaterialien
• Herstellungsmethoden und Fertigungsabläufe von Bauteilen
• Design von Bauteilen
• Experimentelle Charakterisierung des Werkstoffverhaltens
• Zerstörungsfreie Prüfverfahren
• Reparaturmöglichkeiten von beschädigten Bauteilen
• Verbindungstechniken und Lasteinleitungen

Der Übungsteil behandelt das Lösen von Beispielen zu den Themen:

• Mikromechanik (Rules of Mixture)
• Faservolumenanteile/Fasergewichtsanteile
• Anisotropie von Laminateinzelschichten
• Triaxiale und ebene Spannungszustände
• Steifigkeits- und Nachgiebigkeitsmatrix
• Transformation des Hooke’schen Gesetzes
• Ingenieurskonstanten
• Versagenskriterien
• Laminatberechnungsprogramm elamX² (https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/ilr/lft/elamx2/elam)

Vorlesungsteil: Frontalvortrag mit einer Präsentation. Multimediale Erklärung des Stoffes anhand von Schaustücken und Videos. Zusätzliche Anmerkungen und Erklärungen an der Tafel.

Übungsteil: Vorstellung und Diskussion von Übungsbeispielen mit zusätzlichen Anmerkungen und Erklärungen an der Tafel. Einführung in die Verwendung der Programme elamX².

Unterlagen sind vor den Vorlesungen/Übungen  in TISS /TUWEL downloadbar.

Pandemiebedingt kann das Format der Abhaltung der LVA abweichen

Vorlesungsteil: Mündliche oder schriftliche Prüfung abhängig von der Pandemiesituation.

Übungsteil: Abgabe von Protokollen zu den Übungsaufgaben erstellt in Gruppen zu 2 Studierenden.

Unterlagen sind vor den Vorlesungen/Übungen  in TISS /TUWEL downloadbar.

Grundkenntnisse in Mechanik und Leichtbau.