317.552 Lightweight Design with Fiber-Reinforced-Polymers
Diese Lehrveranstaltung ist in allen zugeordneten Curricula Teil der STEOP.
Diese Lehrveranstaltung ist in mindestens einem zugeordneten Curriculum Teil der STEOP.

2022W, VU, 3.0h, 4.0EC
TUWEL

Merkmale

  • Semesterwochenstunden: 3.0
  • ECTS: 4.0
  • Typ: VU Vorlesung mit Übung
  • Format der Abhaltung: Präsenz

Lernergebnisse

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

Inhalt der Lehrveranstaltung

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 Lasteinleitunge

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/elamx

 

Methoden

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.

Prüfungsmodus

Prüfungsimmanent

Weitere Informationen

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

Pandemiebedingt kann das Format der Abhaltung der LVA abweichen

Vortragende Personen

Institut

LVA Termine

TagZeitDatumOrtBeschreibung
Do.08:00 - 11:0006.10.2022 - 26.01.2023GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Vorlesungsübung
Lightweight Design with Fiber-Reinforced-Polymers - Einzeltermine
TagDatumZeitOrtBeschreibung
Do.06.10.202208:00 - 11:00GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Vorlesungsübung
Do.13.10.202208:00 - 11:00GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Vorlesungsübung
Do.20.10.202208:00 - 11:00GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Vorlesungsübung
Do.27.10.202208:00 - 11:00GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Vorlesungsübung
Do.03.11.202208:00 - 11:00GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Vorlesungsübung
Do.10.11.202208:00 - 11:00GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Vorlesungsübung
Do.17.11.202208:00 - 11:00GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Vorlesungsübung
Do.24.11.202208:00 - 11:00GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Vorlesungsübung
Do.01.12.202208:00 - 11:00GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Vorlesungsübung
Do.15.12.202208:00 - 11:00GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Vorlesungsübung
Do.22.12.202208:00 - 11:00GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Vorlesungsübung
Do.12.01.202308:00 - 11:00GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Vorlesungsübung
Do.19.01.202308:00 - 11:00GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Vorlesungsübung
Do.26.01.202308:00 - 11:00GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Vorlesungsübung

Leistungsnachweis

Vorlesungsteil: Mündliche oder schriftliche Prüfung abhängig von der Pandemiesituation.

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

Prüfungen

TagZeitDatumOrtPrüfungsmodusAnmeldefristAnmeldungPrüfung
Do.11:00 - 13:0026.01.2023GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums schriftlich12.01.2023 08:00 - 24.01.2023 08:00in TISSSchriftliche Prüfung (Vorlesungsteil)

LVA-Anmeldung

Von Bis Abmeldung bis
20.09.2022 08:00 11.11.2022 08:00 11.11.2022 08:00

Curricula

StudienkennzahlSemesterAnm.Bed.Info
066 445 Maschinenbau STEOP
Lehrveranstaltung erfordert die Erfüllung der Studieneingangs- und Orientierungsphase STEOP
066 473 Verfahrenstechnik und nachhaltige Produktion
066 482 Wirtschaftsingenieurwesen - Maschinenbau STEOP
Lehrveranstaltung erfordert die Erfüllung der Studieneingangs- und Orientierungsphase STEOP

Literatur

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

Vorkenntnisse

Grundkenntnisse in Mechanik und Leichtbau.

Sprache

Englisch