Die
Erfindung betrifft die Gestaltung sowie die Herstellung von Krafteinleitungsstellen
in Kernverbunden mit im Bereich der Einleitungsstelle in Dickenrichtung
des Kernverbundes durchsetzenden Armierungselementen nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.The
The invention relates to the design and the production of force application points
in core composites with in the area of the introduction point in the thickness direction
of the core composite enforcing reinforcing elements according to the preamble
of claim 1.
Die
Erfindung eignet sich zur Einleitung von Kräften und Momenten in Kernverbund-Strukturen. Die Kernverbund-Struktur
kann vorzugsweise aus Faser-Kunststoff-Verbund mit Deckschichten aus textilen
Halbzeugen (1 und 3, z.B. Gewebe, Gelege, Matten,
etc.), einem Kernmaterial (2, z.B. polymerer Schaumstoff)
und einem polymeren Matrixwerkstoff (Thermo- oder Duroplast) bestehen.
Kernverbunde sind schichtweise aufgebaute Strukturen, die aus relativ
dünnen
oberen (1) und unteren Deckschichten (3) sowie
aus einer relativ dicken Kernschicht (2) niedriger Rohdichte
bestehen. Aufgrund der vergleichsweise dünnen Deckschichten und des
zug- und druckweichen Kernwerkstoffes reagieren Kernverbund-Strukturen
grundsätzlich
empfindlich auf örtlich
eingeleitete Kräfte
bzw. Momentbelastungen. Daher muss die Krafteinleitung in Kernverbund-Strukturen
beanspruchungs-, werkstoff- und fertigungsgerecht ausgeführt werden.
Der an der Krafteinleitungsstelle herrschende, mehraxiale Beanspruchungszustand
kann nicht mehr von den ausschließlich auf Membranbelastungen
(Zug, Druck, Schub) ausgelegten Deckschichten ertragen werden. Die
hierdurch erforderlichen konstruktiven Maßnahmen an der Krafteinleitungsstelle
hängen
von Ort und Richtung der Kräfte
und von der Zusammensetzung der einwirkenden Kräfte ab. Die Krafteinleitung
hat in der Regel so zu erfolgen, dass keine örtlichen Instabilitäten (z.B.
Beulen oder Knittern der Deckschichten) auftreten, die Kernschicht
und die Deckschichten nicht beschädigt werden und sich das Krafteinleitungselement
von der Kernverbund-Struktur nicht löst. Dies setzt eine möglichst
großflächige und gleichmäßige Verteilung
der eingeleiteten Kräfte
und Momente in die Kernverbund-Struktur voraus. Somit ist allen
konstruktiven Maßnahmen
zur Einleitung von Kräften
in Sandwich-Strukturen gemein, dass sie eine Herabsetzung des örtlichen
Spannungsniveaus durch die Vergrößerung von
Krafteinleitungs- und Querschnittsflächen bewirken. Außerdem muss
in einigen Anwendungsfällen
der druckweiche Kernwerkstoff im Bereich der Krafteinleitungsstelle
durch ein druckfestes Ma terial ersetzt werden, so dass z.B. die Vorspannkräfte von
Schraubverbindungen ertragen werden können.The invention is suitable for introducing forces and moments in core composite structures. The core composite structure may preferably be made of fiber-plastic composite with outer layers of textile semi-finished products ( 1 and 3 , eg fabrics, scrims, mats, etc.), a core material ( 2 , For example, polymeric foam) and a polymeric matrix material (thermoset or thermoset) exist. Core composites are layered structures consisting of relatively thin upper ( 1 ) and lower layers ( 3 ) as well as from a relatively thick core layer ( 2 ) exist low density. Due to the comparatively thin outer layers and the tensile and pressure-sensitive core material, core composite structures generally react sensitively to locally induced forces or momentary loads. Therefore, the application of force in core composite structures must be carried out according to stress, material and production requirements. The multiaxial stress state prevailing at the force introduction point can no longer be borne by the cover layers designed exclusively for membrane loads (tension, pressure, thrust). The design measures required at the force application point depend on the location and direction of the forces and on the composition of the forces acting on them. The introduction of force usually has to be done in such a way that no local instabilities (eg buckling or wrinkling of the cover layers) occur, the core layer and the cover layers are not damaged and the force introduction element does not detach from the core composite structure. This requires the largest possible and uniform distribution of the introduced forces and moments in the core composite structure. Thus, all constructive measures for the introduction of forces in sandwich structures have in common that they bring about a reduction of the local stress level by increasing the force introduction and cross-sectional areas. In addition, in some applications, the pressure-soft core material in the area of the force application point must be replaced by a pressure-resistant Ma material, so that, for example, the preload forces of screw can be endured.
Zur
Einleitung von Kräften
und Momenten in Kernverbunden können
zusätzliche
aufgebrachte (sogenannte Onserts) oder eingebrachte Krafteinleitungselemente
(sogenannte Inserts) eingesetzt werden. Außerdem besteht die Möglichkeit,
den Kernwerkstoff im Bereich der Krafteinleitungsstelle zu entfernen
und beide Deckschichten zusammenzuführen, so dass ein monolithischer
Bereich aus Faser-Kunststoff-Verbund
vorliegt und keine zusätzlichen
Krafteinleitungselemente benötigt
werden. Als weitere Krafteinleitungskonzepte für Kernverbund-Strukturen können selbstschneidende
Schrauben oder Schraubeinsätze
sowie Nietverbindungen Anwendung finden, die allerdings nur geringe
Kräfte oder
Momente übertragen
können.
Krafteinleitungsstellen sind immer dann notwendig, wenn Kräfte und Momente
in eine Struktur eingeleitet bzw. aus einer Struktur ausgeleitet
werden sollen und Bauteile miteinander verbunden werden sollen.
Kernverbund-Strukturen aus Faser-Kunststoff-Verbund finden z.B. in der Luft- und
Raumfahrt, im Schienen- und Kraftfahrzeugbau wie im Schiffsbau häufig Anwendung.to
Initiation of forces
and moments in core networks can
additional
Applied (so-called Onserts) or introduced force application elements
(so-called inserts) are used. It is also possible
to remove the core material in the area of the force application point
and merge both cover layers, leaving a monolithic
Area of fiber-plastic composite
present and no additional
Force introduction elements needed
become. As further force introduction concepts for core composite structures can self-tapping
Screws or screw inserts
As well as riveting found applications, but only small
Forces or
Transmit moments
can.
Force application points are always necessary when forces and moments
introduced into a structure or discharged from a structure
to be and components are to be interconnected.
Core composite structures of fiber-plastic composite find e.g. in the air and
Space, in rail and motor vehicle construction as in shipbuilding often application.
Alle
bekannten aufgebrachten Krafteinleitungselemente (Onserts) für Kernverbund-Strukturen aus Faser-Kunststoff-Verbund
werden auf eine der beiden Deckschichten stoffschlüssig verbunden.
Alle Lösungen
dieses Krafteinleitungskonzepts haben folgende Nachteile gemein.
Beide Deckschichten werden stark unterschiedlich belastet, d.h.
die Deckschicht mit dem aufgebrachten Onsert wird im Vergleich zur
gegenüberliegenden
Deckschicht deutlich höher
beansprucht. Dadurch kann es zur Delamination zwischen dem Onsert
und der Deckschicht bzw. zwischen den Deckschichten und der Kernschicht kommen.
Weiterhin wird der zug- und druckweiche Kernwerkstoff unterhalb
des Onserts nicht ausreichend verstärkt, so dass der Kernwerkstoff
hohen Belastungen ausgesetzt ist und der Kernwerkstoff versagen
kann. Um ein Versagen der Kernschicht unterhalb des Onserts zu vermeiden,
wird bei einigen Lösungen
der Kernwerkstoff vollständig
im Bereich der Krafteinleitungsstelle durch ein anderes Material mit
höheren
mechanischen Eigenschaften substituiert.All
known applied force introduction elements (Onserts) for core composite structures made of fiber-plastic composite
are connected cohesively to one of the two cover layers.
All solutions
This force introduction concept have the following disadvantages in common.
Both cover layers are heavily loaded differently, i.
the topcoat with the applied onsert is compared to
opposite
Cover layer significantly higher
claimed. This can cause delamination between the onsert
and the cover layer or between the cover layers and the core layer come.
Furthermore, the tension and pressure soft core material below
of the onsert not sufficiently reinforced, so that the core material
exposed to high loads and the core material fail
can. To avoid failure of the core layer below the onsert,
gets at some solutions
the core material completely
in the area of the force introduction point by another material with
higher
substituted mechanical properties.
Alle
bekannten zusätzlich
eingebrachten Krafteinleitungselemente (Inserts) werden mit der Kernverbund-Struktur
stoffschlüssig
verbunden. Hierbei können
die Inserts innerhalb der Deckschichten, zwischen Deck- und Kernschicht
oder im Kernwerkstoff platziert werden. Aufgrund der rein stoffschlüssigen Verbindung
können
sich die In serts infolge von örtlich
angreifenden Kräften
oder einer Momentbelastung von der gesamten Kernverbund-Struktur
durch Versagen der Klebeverbindung lösen, wodurch ein Totalversagen
der Krafteinleitung bzw. eine Delamination zwischen den Deckschichten und
der Kernschicht auftreten kann.All
known in addition
introduced force introduction elements (inserts) are using the core composite structure
cohesively
connected. Here you can
the inserts within the cover layers, between the cover and core layers
or placed in the core material. Due to the purely cohesive connection
can
Inerts due to local
attacking forces
or a moment load of the entire core composite structure
by failure of the adhesive bond, causing a total failure
the introduction of force or a delamination between the outer layers and
the core layer can occur.
Alle
bekannten Krafteinleitungskonzepte für Kernverbund-Strukturen ohne
zusätzliche
Krafteinleitungselemente haben gemein, dass im Bereich der Krafteinleitungsstelle
der Kernwerkstoff zunächst entfernt
oder gestaucht wird und die beiden Deckschichten zusammengeführt werden,
so dass ein monolithischer Bereich aus Einzelverstärkungslagen aus
Faser-Kunststoff-Verbund vorliegt. Anschließend kann eine Bolzenverbindung
in den monolithischen Bereich angebracht werden. Hierbei kommt es
bei allen bekannten Lösungen
im Bereich der Zusammenführung
zum Versagen der Deckschichten oder außerhalb des Bereichs der Zusammenführung zum Kernversagen
oder zur Delamination zwischen den Deckschichten und der Kernschicht,
da diese Bereiche keine zusätzliche
kraft- und formschlüssige
Verstärkung
der Kernverbund-Struktur in Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur
aufweisen.All known force introduction concepts for core composite structures without additional power input tion elements have in common in the area of the force introduction point of the core material is first removed or compressed and the two cover layers are merged, so that there is a monolithic range of individual reinforcing layers of fiber-plastic composite. Subsequently, a bolt connection can be mounted in the monolithic area. In the case of all known solutions in the field of consolidation, failure of the outer layers or outside of the region of the consolidation leads to core failure or delamination between the outer layers and the core layer, since these regions do not provide additional positive and positive reinforcement of the core composite structure in the thickness direction Core composite structure have.
In
den Schriften DE 100
02 281 A1 und EP
1 106 341 A2 werden Möglichkeiten
eines Krafteinleitungskonzeptes für Kernverbund-Strukturen ohne zusätzliches
Krafteinleitungselement durch Zusammenführen der Deckschichten offenbart.
Bei diesen Erfindungen erfolgt jedoch keine kraft- und formschlüssige Verstärkung der
Kernverbund-Struktur inner- oder außerhalb des Bereichs der Deckschichtzusammenführung, so
dass weder der Widerstand gegen Delamination (Schälfestigkeit)
zwischen den Deckschichten und der Kernschicht verbessert werden
kann noch die Kernschicht eine Armierung aufweist. Somit kann mit
diesen beiden offenbarten Möglichkeiten
das typische Versagensverhalten, Delamination zwischen den Deckschichten
und der Kernschicht und Kernversagen im Bereich der Krafteinleitungsstelle,
nicht verbessert werden.In the scriptures DE 100 02 281 A1 and EP 1 106 341 A2 Possibilities of a force introduction concept for core composite structures without additional force introduction element by merging the cover layers are disclosed. In these inventions, however, there is no positive and positive reinforcement of the core composite structure inside or outside the region of the cover layer combination, so that neither the resistance to delamination (peel strength) between the cover layers and the core layer can be improved nor does the core layer have a reinforcement. Thus, with these two disclosed possibilities, the typical failure behavior, delamination between the cover layers and the core layer and core failure in the area of the force introduction point, can not be improved.
In
der Schrift US 005741574A wird
eine Möglichkeit
offenbart, wie eine Bolzenverbindung mit Hilfe einer in den Kern
eingebrachten Faserverstärkungsstruktur
verstärkt
werden kann. Diese Erfindung beruht darauf, dass zunächst Faserfäden in den
kompletten Kernwerkstoff eingebracht werden. Anschließend werden
die textilen Deckschichten auf den Kernwerkstoff aufgebracht und
mit Druck beaufschlagt, so dass der Kernwerkstoff gestaucht wird und
die Fäden
in die Deckschichten eindringen können. Danach erfolgt die Imprägnierung
der Kernverbund-Struktur mit einem flüssigen duromeren Harzsystem.
Daran schließt
sich der Aushärteprozess
des Harzsystems an. In die ausgehärtete Kernverbund-Struktur
wird ein Durchgangsloch für
die Bolzenverbindung eingebracht. Die Faserfäden im Kernwerkstoff sollen
hierbei die Vorspannkräfte
der Schraubverbindung aufnehmen und die Neigung zur Delamination
zwischen den Deckschichten und der Kernschicht im Bereich der Krafteinleitungsstelle
verhindern. Bei dieser Erfindung kommt es im Krafteinleitungsbereich
nur zu einer stoffschlüssigen
und nicht zu einer kraft- und formschlüssigen Verbindung zwischen
den Faserfäden
und der gesamten Kernverbund-Struktur, wodurch der Widerstand gegen Delamination
zwischen den Deckschichten und der Kernschicht im Vergleich zu einer
kraft- und formschlüssigen
Verbindung nur geringfügig
gesteigert wird. Weiterer Nachteil dieser Erfindung ist, dass der komplette
Kernwerkstoff der Kernverbund-Struktur Nähfäden aufweist. Dadurch erfährt die
Krafteinleitungsstelle im Vergleich zur restlichen Kernverbund-Struktur
keine notwendige und zusätzliche
Armierung, so dass die ungestörte
Kernverbund-Struktur und die Krafteinleitungsstelle stark unterschiedlich
belastet sind und das Leichtbaupotential von Kernverbund-Strukturen
nicht vollständig
ausgeschöpft
wird. Des Weiteren liegt der Kernwerkstoff im Bereich der Durchgangsbohrung
offen vor, wodurch flüssige
oder gasförmige
Medien in den Kernwerkstoff eindringen können. Diese eingedrungenen
Medien können
die Eigenschaften des Kernwerkstoffs negativ verändern und sogar ein Versagen
auslösen.In Scripture US 005741574A discloses a way in which a bolted joint can be reinforced by means of a fiber reinforcement structure incorporated into the core. This invention is based on the fact that fiber filaments are first introduced into the complete core material. Subsequently, the textile cover layers are applied to the core material and pressurized, so that the core material is compressed and the threads can penetrate into the cover layers. Thereafter, the impregnation of the core composite structure with a liquid thermosetting resin system. This is followed by the hardening process of the resin system. In the cured core composite structure, a through hole for the bolt connection is introduced. The fiber filaments in the core material should absorb the prestressing forces of the screw connection and prevent the tendency for delamination between the cover layers and the core layer in the region of the force introduction point. In this invention, only a cohesive and not a force and positive connection between the fiber threads and the entire core composite structure occurs in the force introduction region, whereby the resistance to delamination between the cover layers and the core layer in comparison to a non-positive and positive connection only slightly increased. Another disadvantage of this invention is that the complete core material of the core composite structure has sewing threads. As a result, the force introduction point learns in comparison to the rest of the core composite structure no necessary and additional reinforcement, so that the undisturbed core composite structure and the force application point are heavily loaded differently and the lightweight construction potential of core composite structures is not fully utilized. Furthermore, the core material is open in the area of the through-hole, whereby liquid or gaseous media can penetrate into the core material. These penetrated media can negatively affect the properties of the core material and even trigger a failure.
In
der Schrift DE 198
34 772 C2 wird eine Möglichkeit
der Anbindung von zusätzlich
eingesetzten Krafteinleitungselementen (Inserts) mit einer aus Einzelverstärkungslagen
bestehenden Faserverstärkungsstruktur
offenbart. Hierbei wird das Insert zwischen die Einzelverstärkungslagen
platziert und mit Hilfe von Nähfäden in Dickenrichtung
der Faserverstärkungsstruktur
vernäht.
Die offenbarte Lösung
zur Anbindung von Inserts in monolithische Faserverstärkungsstrukturen
bestehend aus Einzelverstärkungslagen
könnte
auch bei Kernverbund-Strukturen Anwendung finden. Hierbei würde das
Insert zwischen die Einzelverstärkungslagen
einer der beiden Deckschichten eingebracht und mit Hilfe von Nähfäden vernäht werden.
Anschließend
würde sowohl
die Deckschicht einschließlich
dem vernähten
Insert als auch die andere Deckschicht auf die Kernschicht aufgebracht
werden. Mit Hilfe eines Flüssigimprägnierverfahrens
könnten
die Deckschichten mit einem polymeren Matrixwerkstoff getränkt und
die Klebeverbindung zwischen den Deckschichten und der Kernschicht
erzeugt werden, so dass eine Kernverbund-Struktur aus Faser-Kunststoff- Verbund vorliegt. Die
Anwendung der offenbarte Erfindung auf Kernverbund-Strukturen würde nur
eine mit Hilfe von Nähfäden erzeugte
kraft- und formschlüssige
Verbindung zwischen Insert und einer Deckschicht bewirken. Dadurch
kann im Bereich der Krafteinleitungsstelle weder der Widerstand
gegen Delamination zwischen den Deckschichten und der Kernschicht
erhöht
werden noch der zug- und druckweiche Kernwerkstoff verstärkt werden,
wodurch beide typische Versagensformen von Kernverbund-Strukturen
nicht verbessert werden können.
Weitere Nachteil dieser Erfindung ist, dass bei Einleitung von Kräften und
Momenten in das Insert die Deckschicht, in der sich das Insert befindet,
deutlich höher
beansprucht wird als die andere Deckschicht, wodurch das Leichtbaupotential
von Kernverbunden nicht vollständig
ausgeschöpft
werden kann. Außerdem
muss der Kraftfluss von einer Deckschicht zu anderen über den
Kernwerkstoff, der im Vergleich zum Werkstoff der Deckschichten
geringe mechanische Eigenschaften aufweist und die Schwachstelle
in der Kernverbund-Struktur darstellt, erfolgen. Dadurch kann der Kernwerkstoff
sehr hoch beansprucht und Kernversagen ausgelöst werden. Somit werden die
Festigkeit und Steifigkeit dieser Krafteinleitung bzw. der gesamten
Kernverbund-Struktur hauptsächlich
durch die geringen mechanischen Eigenschaften des Kernwerkstoffs
beeinflusst.In Scripture DE 198 34 772 C2 a possibility of the connection of additionally inserted force introduction elements (inserts) with a fiber reinforcement structure consisting of individual reinforcing layers is disclosed. In this case, the insert is placed between the individual reinforcing layers and sewn by means of sewing threads in the thickness direction of the fiber reinforcement structure. The disclosed solution for binding inserts into monolithic fiber reinforcement structures consisting of individual reinforcing layers could also be used in core composite structures. In this case, the insert would be introduced between the individual reinforcing layers of one of the two cover layers and sewn with the aid of sewing threads. Subsequently, both the cover layer including the sewn insert and the other cover layer would be applied to the core layer. With the aid of a liquid impregnation method, the cover layers could be impregnated with a polymeric matrix material and the adhesive bond between the cover layers and the core layer produced so that a core composite structure made of fiber-plastic composite is present. The application of the disclosed invention to core composite structures would only effect a positive and non-positive connection between the insert and a cover layer produced by means of sewing threads. As a result, neither the resistance to delamination between the cover layers and the core layer can be increased in the area of the force introduction point nor the tension and pressure soft core material can be reinforced, whereby both typical failure modes of core composite structures can not be improved. Another disadvantage of this invention is that when introducing forces and moments in the insert, the top layer in which the insert is significantly higher stressed than the other cover layer, whereby the lightweight construction potential of core composites can not be fully utilized. In addition, the flow of force must pass from one surface layer to another over the core Material, which has low mechanical properties compared to the material of the outer layers and the weak point in the core composite structure, carried out. As a result, the core material can be stressed very high and core failure can be triggered. Thus, the strength and stiffness of this introduction of force or the entire core composite structure are mainly influenced by the low mechanical properties of the core material.
Alle
bisher bekannten Krafteinleitungskonzepte für Kernverbund-Strukturen haben
gemeinsam, dass die Kernverbund-Struktur im Bereich der Krafteinleitungsstelle
unzureichend verstärkt
wird, wodurch Kernversagen infolge zu hoher Zug-, Druck- oder Schubspannungen
sowie Delamination zwischen den Deckschichten und der Kernschicht
auftreten können.
Des Weiteren erfolgt bei allen bekannten Lösungen von zusätzlich aufgebrachten
bzw. eingebrachten Krafteinleitungselementen keine kraft- und formschlüssige Anbindung
der Elemente mit der gesamten Kernverbund-Struktur. Dadurch kann weder ein Ablösen des
Krafteinleitungselementes von der Kernverbund-Struktur noch die
Delamination zwischen den Deckschichten und der Kernschicht bzw. zwischen
dem Krafteinleitungselement und der Deckschicht nicht verhindert
werden.All
previously known force introduction concepts for core composite structures have
common that the core network structure in the area of the force introduction point
insufficiently reinforced
which causes core failure due to excessive tensile, compressive or shear stresses
and delamination between the cover layers and the core layer
may occur.
Furthermore, in all known solutions of additionally applied
or introduced force introduction elements no positive and positive connection
the elements with the entire core composite structure. As a result, neither detachment of the
Force introduction element of the core composite structure still the
Delamination between the cover layers and the core layer or between
the force introduction element and the cover layer is not prevented
become.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die mechanischen Eigenschaften
der Krafteinleitungsstelle in Kernverbunden durch Einbringen von Armierungselementen
in Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur (z-Richtung) zu verbessern
(1a und 1b).The invention is based on the object to improve the mechanical properties of the force introduction point in core composites by introducing reinforcing elements in the thickness direction of the core composite structure (z direction) ( 1a and 1b ).
Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass im Bereich der Krafteinleitungsstelle in Kernverbunden die
Deckschichten des Kernverbundes zusammengeführt sind und/oder ein Krafteinleitungselement
angeordnet ist, und ferner an der Einleitungsstelle eine Armierung
der Kernverbund-Struktur mit in Dickenrichtung des Kernverbundes
durchsetzenden Armierungselementen vorgesehen ist. Durch die Armierungselemente
sind im Bereich der Krafteinleitungsstelle die obere Deckschicht,
die Kernschicht und die untere Deckschicht kraft- und formschlüssig verbunden.
Des Weiteren kann das Krafteinleitungselement mit Hilfe der Armierungselemente
mit dem Kernverbund befestigt werden. Als Armierungslemente können vorzugsweise
textile Armierungsstrukturen (4, z.B. Nähfäden, Faserbündel, Rovings, etc.) verwendet
werden. Diese Erfindung betrifft Kernverbunde mit Deckschichten
(1 und 3), vorzugsweise aus textilen Halbzeugen
(z.B. Gewebe, Gelege, Gestricke, Matten, etc.), und mit einer Kernschicht
(2), vorzugsweise aus polymerem Hartschaumstoff, und ggf.
mit einem Matrixwerkstoff, vorzugsweise aus polymerem Material (Thermoplast,
Duroplast). Die Kernverbund-Struktur kann in einem der zahlreichen
Liquid Composite Moulding (LCM) Verfahren (z.B. Harzinjektions-
bzw. Harzinfiltrationsverfahren) hergestellt werden. Diese Art von
Kernverbund-Strukturen werden vor der Imprägnierung durch den polymeren
Matrixwerkstoff im Krafteinleitungsbereich mit Hilfe einer textilen
Armierungsstruktur in Dickenrichtung verstärkt. Die Herstellung dieser
armierten Krafteinleitungsstellen kann z.B. mit der industriellen
Nähtechnik
erfolgen. Das Einbringen der Armierungsstruktur, vorzugsweise Nähfäden, in
Dickenrichtung des Kernverbundes kann z.B. mit einer Nähnadel geschehen. Die
Nähnadel
sticht hierbei in die gesamte Kernverbund-Struktur und hinterlässt bei
einem Kernwerkstoff aus polymerem Hartschaumstoff ein Durchgangsloch
einschließlich
der Armierungsstruktur. Hierbei muss die Querschnittsfläche des
Durchgangslochs im Vergleich zur Querschnittsfläche der Armierungsstruktur
ausreichend groß sein,
damit die Armierungsstruktur mit dem polymeren Matrixwerkstoff getränkt und
an die Kernschicht stoffschlüssig verbunden
werden kann. Die Armierungselemente können einen von 0° zur z-Achse
abweichenden Winkel innerhalb einer xz- oder yz-Ebene in Dickenrichtung
der Kernverbund-Struktur aufweisen (1a und 1b),
z.B. empfiehlt sich bei schubdominierender Belastung ein Winkel
von +/– 45° zwischen
der x- und z-Achse
und/oder zwischen der y- und z-Achse. Nach dem die Krafteinleitungsstelle und
die gesamte Kernverbund-Struktur vollständig mit der Armierungsstruktur
verstärkt
ist, werden die textilen Deckschichten und das Durchgangsloch einschließlich der
Armierungsstruktur in einem LCM-Verfahren mit dem polymeren Matrixwerkstoff imprägniert,
wobei gleichzeitig die stoffschlüssige Anbindung
des Kernwerkstoffes mit den Deckschichten erfolgt. Nach abgeschlossener
Aushärtung
der Kernverbund-Struktur stellt die mit dem polymeren Matrixwerkstoff
getränkte
textile Armierungsstruktur unidirektionale, faserverstärkte Zug/Druck-Stäbe innerhalb
des Kernwerkstoffes dar, die eine Verstärkung der Krafteinleitungsstelle,
des Kernwerkstoffs und des gesamten Kernverbundes bewirken. Die
Armierungsstruktur hat hierbei die Aufgabe die Schälfestigkeit
zwischen dem Krafteinleitungselement und der Kernverbund-Struktur
bzw. zwischen den Deckschichten und der Kernschicht zu erhöhen, ein
Ablösen
des Krafteinleitungselementes von der Kernverbund-Struktur zu verhindern
und die mechanischen Eigenschaften des Kernmaterials (Festigkeits-
und Steifigkeitskennwerte in Dickenrichtung) zu verbessern. Durch
die textile Armierungsstruktur kann ein vorhandener Riss im Grenzbereich
von Deck- und Kernschicht
gestoppt bzw. umgelenkt werden. Dadurch kann das Fail-Safe-Verhalten von Krafteinleitungen
für Kernverbunde
verbessert werden. Durch das Einbringen einer textilen Armierungsstruktur
in Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur im Bereich der Krafteinleitungsstelle
können
im Vergleich zu den bekannten konventionellen Krafteinleitungskonzepten
die Druck- und Zugfestigkeit senkrecht zur Kernverbund-Ebene, die
Druck- und Zugsteifigkeit senkrecht zur Kernverbund-Ebene, die Druckfestigkeit
in Kernverbund-Ebene, die Schubfestigkeit und -steifigkeit sowie
die Schälfestigkeit
zwischen den Deckschichten und der Kernschicht bzw. zwischen dem Krafteinleitungselement
und den Deckschichten erhöht
werden. Weiterhin kann das Versagensverhalten durch die erhöhte Schälfestigkeit
und durch die „Rissstopp-Funktion" der einzelnen Armierungselemente
verbessert werden, so dass eine schlagartige Zerstörung der
Krafteinleitung verhindert werden kann und somit sogenanntes Fail-Safe-Verhalten vorliegt.
Mit Hilfe der industriellen Nähtechnologie können die
Krafteinleitungselemente positionstreu mit der Kernverbund-Struktur
verbunden werden. Über
das Einbringen und Vorhandensein einer gewissen Anzahl von Armierungselementen
kann die Qualitätssicherung
von Krafteinleitungsstellen in Kernverbunden gewährleistet werden.This object is achieved in that in the region of the force introduction point in core composites, the cover layers of the core composite are brought together and / or a force introduction element is arranged, and further at the point of introduction a reinforcement of the core composite structure is provided with in the thickness direction of the core composite interspersive reinforcing elements. By Armierungselemente the upper cover layer, the core layer and the lower cover layer are positively and positively connected in the region of the force application point. Furthermore, the force introduction element can be fastened to the core composite by means of the reinforcing elements. Armierungslemente preferably textile reinforcing structures ( 4 , eg sewing threads, fiber bundles, rovings, etc.). This invention relates to core composites with cover layers ( 1 and 3 ), preferably from semi-finished textile products (eg woven fabric, scrims, knitted fabrics, mats, etc.), and with a core layer ( 2 ), preferably of polymeric rigid foam, and optionally with a matrix material, preferably of polymeric material (thermoplastic, thermoset). The core composite structure can be produced in one of the numerous liquid composite molding (LCM) processes (eg resin injection or resin infiltration process). These types of core composite structures are reinforced in the thickness direction by a textile reinforcing structure prior to impregnation by the polymeric matrix material in the force introduction region. The production of these reinforced force application points can be done, for example, with industrial sewing technology. The introduction of the reinforcing structure, preferably sewing threads, in the thickness direction of the core composite, for example, can be done with a sewing needle. In this case, the sewing needle penetrates the entire core composite structure and, in the case of a core material made of polymer rigid foam, leaves a through hole including the reinforcing structure. In this case, the cross-sectional area of the through-hole must be sufficiently large in comparison to the cross-sectional area of the reinforcing structure so that the reinforcing structure can be impregnated with the polymeric matrix material and bonded to the core layer. The reinforcing elements may have an angle deviating from 0 ° to the z-axis within an xz or yz plane in the thickness direction of the core composite structure ( 1a and 1b ), eg with thrust-dominating load an angle of +/- 45 ° between the x- and z-axis and / or between the y- and z-axis is recommended. After the force application point and the entire core composite structure is completely reinforced with the reinforcing structure, the textile cover layers and the through hole including the reinforcing structure are impregnated in an LCM process with the polymeric matrix material, wherein at the same time the cohesive bonding of the core material takes place with the outer layers. After curing of the core composite structure impregnated with the polymeric matrix material textile reinforcing structure is unidirectional, fiber-reinforced tension / compression bars within the core material, which cause an amplification of the force application point, the core material and the entire core composite. The reinforcing structure hereby has the task of increasing the peel strength between the force introduction element and the core composite structure or between the cover layers and the core layer, preventing detachment of the force introduction element from the core composite structure and the mechanical properties of the core material (strength and stiffness characteristics in FIG Thickness direction) to improve. Due to the textile reinforcement structure, an existing crack in the boundary region of the cover and core layer can be stopped or deflected. This can improve the fail-safe behavior of force introductions for core networks. By introducing a textile reinforcing structure in the thickness direction of the core composite structure in the region of the force introduction point, the compressive and tensile strength can be perpendicular to the core in comparison to the known conventional force introduction concepts composite level, the compressive and tensile stiffness perpendicular to the core composite level, the compressive strength at the core composite level, the shear strength and stiffness and the peel strength between the outer layers and the core layer or between the force introduction element and the outer layers are increased. Furthermore, the failure behavior can be improved by the increased peel strength and by the "crack stop function" of the individual reinforcing elements, so that a sudden destruction of the force introduction can be prevented and thus so-called fail-safe behavior is present The introduction and presence of a certain number of reinforcing elements can ensure the quality assurance of force application points in core composites.
Ein
weiterer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, dass die Armierungselemente über die
Krafteinleitungsstelle hinaus in die Krafteinleitungsstelle umgebende
Kernverbund-Struktur hineinreichen können, wodurch höhere Kräfte und
Momente in die Kernverbund-Struktur eingeleiten werden können.One
Another advantage of this invention is that the reinforcing elements on the
Force introduction point out into the force introduction point surrounding
Core composite structure can extend, causing higher forces and
Moments can be introduced into the core composite structure.
Um
keine zusätzlichen
Krafteinleitungselemente, die das Gewicht der Kernverbund-Struktur nachteilig
beeinflussen, zu benötigen,
kann das Kernmaterial im Bereich der Krafteinleitungsstelle entfernt
bzw. gestaucht, wodurch die Zusammenführung der Deckschichten ermöglicht wird.Around
No additional
Force introduction elements that adversely affect the weight of the core composite structure
influence, need,
can remove the core material in the area of the force application point
or compressed, whereby the merging of the outer layers is made possible.
Ein
weiterer Vorteil kann dadurch realisiert werden, dass das Krafteinleitungselement
einen oder mehrere Flansche aufweist, wodurch die Kräfte und Momente über eine
größere Fläche in die
Kernverbund-Struktur eingeleitet werden können.One
Another advantage can be realized that the force introduction element
Having one or more flanges, whereby the forces and moments over a
larger area in the
Core composite structure can be initiated.
Damit
das Krafteinleitungselement im Bereich der Krafteinleitungsstelle
mit der gesamten Kernverbund-Struktur kraft- und formschlüssig verbunden
werden kann, weist das Krafteinleitungselement Löcher zur Aufnahme der Armierungselemente auf.
Dadurch kann ein Ablösen
des Krafteinleitungselementes verhindert werden und die Schälfestigkeit zwischen
dem Krafteinleitungselement und der Kernverbund-Struktur erhöht werden.In order to
the force introduction element in the area of the force introduction point
positively and positively connected to the entire core composite structure
can be, the force introduction element has holes for receiving the reinforcing elements.
This can cause a detachment
the force introduction element are prevented and the peel strength between
the force application element and the core composite structure are increased.
Muss
aufgrund der technischen Anforderungen an das Kernverbund-Bauteil
(z.B. Schiffsrumpf im Schiffsbau) die Durchdringung mindestens einer Deckschicht
des Kernverbundes vermieden werden, kann das Krafteinleitungselement
(sogenanntes Onsert) auf einer der beiden oder auf beiden Deckschichten
angeordnet werden.Got to
due to the technical requirements of the core composite component
(e.g., ship hull in shipbuilding) permeation of at least one cover layer
of the core composite can be avoided, the force application element
(so-called onsert) on one or both cover layers
to be ordered.
Um
höhere
Kräfte
und Momente in die Kernverbund-Struktur einleiten zu können, kann
das Krafteinleitungselement (sogenanntes Insert) auch innerhalb
einer der beiden oder innerhalb beider Deckschichten angeordnet
werden. Des Weiteren kann das Krafteinleitungselement zwischen den
beiden Deckschichten platziert werden, wodurch teilweise oder der
gesamte Kernwerkstoff durchsetzt ist.Around
higher
personnel
and to be able to introduce moments into the core network structure
the force introduction element (so-called insert) also within
one of the two or disposed within both cover layers
become. Furthermore, the force introduction element between the
two cover layers are placed, which partially or the
entire core material is interspersed.
Ein
weiterer Vorteil kann durch die anwendungsbezogene geometrische
und konstruktive Gestaltung des Krafteinleitungselementes erreicht
werden, indem das Krafteinleitungselement einen oder mehrere an
der Deckschicht oder an den Deckschichten anliegende Ansätze aufweist,
wodurch die Einleitung der Kräfte
und Momente infolge des größeren Hebelarms
verbessert werden kann.One
Another advantage may be due to the application-related geometric
and achieved constructive design of the force introduction element
be by the force application element one or more
the cover layer or on the cover layers fitting approaches,
thereby initiating the forces
and moments due to the larger lever arm
can be improved.
Mit
dieser Erfindung besteht für
eine Art der Krafteinleitungsstelle in Kernverbunden die Möglichkeit
der Armierung darin, dass das Kernmaterial im Bereich der Krafteinleitungsstelle
entfernt bzw. gestaucht wird und beide Deckschichten zusammengeführt werden,
so dass ein monolithischer Bereich aus Faser-Kunststoff-Verbund
vor liegt. Hierbei wird die obere Deckschicht (1) mit der
unteren Deckschicht (3) im Bereich der Krafteinleitungsstelle
(5) mit Hilfe einer Nähtechnik
in Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur eingebrachten durchsetzenden
Armierungselemente (4) verbunden (1a und 1b). Des
weiteren können
die Armierungselemente (4) über die Krafteinleitungsstelle
hinaus (6) in die Krafteinleitungsstelle umgebende Kernverbund-Struktur hineinreichen,
um höhere
Kräfte
und Momente aufzunehmen bzw. die mechanischen Eigenschaften zu verbessern
(1c). Die armierte Krafteinleitung ohne Krafteinleitungselement
für Kernverbunde
mit Deckschichten aus textilen Halbzeugen (1 und 3),
einem Kernmaterial (2) und polymerem Matrixwerkstoff kann
in einem der zahlreichen LCM-Verfahren hergestellt werden. In einem
der Einbringung des polymeren Matrixwerkstoffs vorgeschalteten Arbeitsschritt wird
zunächst
das Kernmaterial im Bereich der Krafteinleitungsstelle entfernt
bzw. gestaucht. Anschließend
werden die beiden Deckschichten zusammengeführt und die obere Deckschicht
(1), das Kernmaterial (2) und die untere Deckschicht
(3) im Bereich der Krafteinleitung (5) und ggf.
darüber
hinaus (6) mit einer textilen Armierungsstruktur (4)
in Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur mit Hilfe der Nähtechnik
miteinander vernäht.
Danach wird die Kernverbund-Struktur einschließlich der textilen Armierungsstruktur
in einem LCM-Verfahren (z.B. Harzinjektions- bzw. Harzinfiltrationsverfahren)
mit einem polymeren Matrixwerkstoff (Duro- oder Thermoplast) imprägniert und
ausgehärtet.With this invention, for one type of force application point in core composites, the possibility of reinforcement is that the core material in the region of the force introduction point is removed or compressed and both cover layers are brought together so that a monolithic region of fiber-plastic composite is present. Here, the upper cover layer ( 1 ) with the lower cover layer ( 3 ) in the area of the force introduction point ( 5 ) by means of a sewing technique in the thickness direction of the core composite structure introduced penetrating reinforcing elements ( 4 ) connected ( 1a and 1b ). Furthermore, the reinforcing elements ( 4 ) beyond the force introduction point ( 6 ) extend into the force introduction point surrounding core composite structure to accommodate higher forces and moments or to improve the mechanical properties ( 1c ). The reinforced force transmission without force introduction element for core composites with outer layers of textile semi-finished products ( 1 and 3 ), a nuclear material ( 2 ) and polymeric matrix material can be produced in one of the numerous LCM processes. In a step preceding the introduction of the polymeric matrix material, first the core material in the area of the force introduction point is removed or compressed. Subsequently, the two cover layers are brought together and the upper cover layer ( 1 ), the nuclear material ( 2 ) and the lower cover layer ( 3 ) in the area of force application ( 5 ) and possibly beyond ( 6 ) with a textile reinforcement structure ( 4 ) are sewn together in the thickness direction of the core composite structure using the sewing technique. Thereafter, the core composite structure including the textile reinforcing structure in an LCM process (eg resin injection or Harzinfiltrationsverfahren) with a polymeric matrix material (duroplastic or thermoplastic) impregnated and cured.
Zur
Einleitung von Kräften
und Momenten kann auch ein auf die Kernverbund-Struktur aufgebrachtes Krafteinleitungselement
(Onsert, 7) verwendet werden (2a und 2b).
Das Onsert wird auf eine der beiden (2a bis 2f)
oder auf beide Deckschichten (2g) aufgebracht
und mit der gesamten Kernverbund-Struktur im Bereich der Krafteinleitungsstelle
mit Hilfe von Armierungselementen (4) in Dickenrichtung
der Kernverbund-Struktur verbunden. Zur Aufnahme der Armierungselemente
weist das Onsert Löcher
(8) auf. Das Onsert kann einen seitlich abstehenden Flansch
(9) aufweisen (2c), der
auf der oberen (1) oder der unteren Deckschicht (3)
angeordnet ist, und ebenfalls Löcher (8)
zur Aufnahme der Armierungselemente aufweist. Zur besseren Einleitung
der Kräfte
und Momente können
die Armierungselemente (4) in Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur über das
Onserts bzw. den Flansch des Onserts hinaus (10) in die Kernverbund-Struktur
eingebracht werden (2d). Weiterhin kann der Flansch
des Onserts zur besseren Kraft- und Momenteinleitung in die Kernverbund-Struktur
einen oder mehrere Ansätze
(11) aufweisen (2e und 2f).
Das Onsert (7) und die Kernverbund-Struktur werden in einem
der Einbringung des polymeren Matrixwerkstoffs vorgeschalteten Arbeitsschritt
im Bereich der Krafteinleitungsstelle mit einer textilen Armierungsstruktur
(4) in Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur mit Hilfe
einer industriellen Nähtechnik
miteinander vernäht.
Anschließend
erfolgt die Imprägnierung
und Aushärtung der
Deckschichten, der Kernschicht und der textilen Armierungsstruktur
mit einem polymeren Werkstoff in einem LCM-Verfahren.For the introduction of forces and moments can also be applied to the core composite structure force introduction element (onsert, 7 ) be used ( 2a and 2 B ). The onsert will be on one of the two ( 2a to 2f ) or on at de outer layers ( 2g ) and with the entire core composite structure in the area of the force introduction point with the aid of reinforcing elements ( 4 ) in the thickness direction of the core composite structure. To accommodate the reinforcing elements, the onsert has holes ( 8th ) on. The onsert may have a laterally projecting flange ( 9 ) exhibit ( 2c ), which is on the upper ( 1 ) or the lower cover layer ( 3 ), and also holes ( 8th ) for receiving the reinforcing elements. For better introduction of forces and moments, the reinforcing elements ( 4 ) in the thickness direction of the core composite structure beyond the onsert or the flange of the onsert ( 10 ) are incorporated in the core network structure ( 2d ). In addition, the flange of the onsert may have one or more approaches to better force and moment introduction into the core composite structure. 11 ) exhibit ( 2e and 2f ). The onsert ( 7 ) and the core composite structure are in a process step upstream of the introduction of the polymeric matrix material in the region of the force introduction point with a textile reinforcement structure ( 4 ) are sewn together in the thickness direction of the core composite structure using an industrial sewing technique. Subsequently, the impregnation and curing of the outer layers, the core layer and the textile reinforcing structure with a polymeric material in an LCM process.
Krafteinleitungsstellen
mit in die Kernverbund-Struktur eingebrachtem Krafteinleitungselement
(Insert, 12) können
dadurch verstärkt
werden, dass die obere Deckschicht (1), das Kernmaterial
(2) und die untere Deckschicht (3) außerhalb
des Bereichs des Inserts mit Armierungselemente (4) in
Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur
miteinander verbunden werden (3a und 3b).
Das Verfahren zur Herstellung von Krafteinleitungsstellen mit eingebrachtem
Krafteinleitungselement (12) für Kernverbunde mit Deckschichten
aus textilen Halbzeugen (1 und 3), einem Kernmaterial
(2) und polymerem Matrixwerkstoff sieht vor, dass in einem
der Einbringung des polymeren Matrixwerkstoffs vorgeschalteten Arbeitsschritt
die obere Deckschicht (1), das Kernmaterial (2)
und die untere Deckschicht (3) außerhalb der Krafteinleitungsstelle
mit Hilfe einer Nähtechnik
in Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur eingebrachten textilen Armierungsstruktur
(4) miteinander vernäht
werden. Nach der Einbringung der Armierungsstruktur erfolgt die
Imprägnierung
und Aushärtung
der Kernverbund-Struktur mit einem polymeren Werkstoff in einem
der möglichen
LCM-Verfahren.Force introduction points with introduced into the core composite structure force application element (insert, 12 ) can be reinforced by the fact that the upper cover layer ( 1 ), the nuclear material ( 2 ) and the lower cover layer ( 3 ) outside the area of the insert with reinforcing elements ( 4 ) are joined together in the thickness direction of the core composite structure ( 3a and 3b ). The method for the production of force introduction points with introduced force introduction element ( 12 ) for core composites with outer layers of semi-finished textile products ( 1 and 3 ), a nuclear material ( 2 ) and polymeric matrix material provides that in a step preceding the introduction of the polymeric matrix material, the upper covering layer ( 1 ), the nuclear material ( 2 ) and the lower cover layer ( 3 ) outside the force introduction point by means of a sewing technique in the thickness direction of the core composite structure introduced textile reinforcing structure ( 4 ) are sewn together. After the introduction of the reinforcing structure, the impregnation and curing of the core composite structure with a polymeric material takes place in one of the possible LCM processes.
Das
Insert (12) kann auch mit der Kernverbund-Struktur mit
Hilfe von Armierungselementen (4) in Dickenrichtung der
Kernverbund-Struktur verbunden werden (4a und 4b).
Hierzu weist das Insert Löcher
(13) zur Aufnahme der Armierungselemente auf. Weiterhin
kann das Insert einen (4c) seitlich abstehenden Flansch
(14) aufweisen, der sich innerhalb einer Deckschicht (1 oder 3),
in der Kernschicht (2, 4c) oder
zwischen der Deck- und Kernschicht befinden kann, und Löcher (13)
zur Aufnahme einer textilen Armierungsstruktur aufweist. Das Insert
kann auch zwei seitlich abstehende und auf Abstand gehaltene Flansche
(14) aufweisen (4d),
die innerhalb beider Deckschichten (1 und 3),
in der Kernschicht (2, 4d) oder
zwischen den Deckschichten (1 und 3) und der Kernschicht
(2) angeordnet sein können,
und Löcher
(13) zur Aufnahme der Armierungselemente aufweisen. Zur
besseren Einleitung der Kräfte
und Momente können
die Armierungselemente (4) in Di ckenrichtung der Kernverbund-Struktur über das
Insert (12) bzw. den Flansch (14) des Inserts
hinaus (15) in die Kernverbund-Struktur eingebracht werden
(4e).The insert ( 12 ) can also be combined with the core composite structure using reinforcing elements ( 4 ) in the thickness direction of the core composite structure ( 4a and 4b ). For this, the insert has holes ( 13 ) for receiving the reinforcing elements. Furthermore, the insert can contain a 4c ) laterally projecting flange ( 14 ) located within a cover layer ( 1 or 3 ), in the core layer ( 2 . 4c ) or between the cover and core layer, and holes ( 13 ) for receiving a textile reinforcing structure. The insert can also accommodate two laterally protruding and spaced flanges ( 14 ) exhibit ( 4d ), which within both outer layers ( 1 and 3 ), in the core layer ( 2 . 4d ) or between the cover layers ( 1 and 3 ) and the core layer ( 2 ) and holes ( 13 ) for receiving the reinforcing elements. For better introduction of forces and moments, the reinforcing elements ( 4 ) in the direction of the core composite structure via the insert ( 12 ) or the flange ( 14 ) of the insert ( 15 ) are incorporated in the core network structure ( 4e ).
Der
Flansch des Inserts kann zur besseren Kraft- und Momenteinleitung
in die Kernverbund-Struktur einen oder mehrere Ansätze (16)
aufweisen (4f und 4g).
Das Verfahren zur Herstellung von Krafteinleitungsstellen mit eingebrachten
Krafteinleitungselementen (12) für Kernverbunde mit Deckschichten
aus textilen Halbzeugen (1 und 3), einem Kernmaterial
(2) und polymerem Matrixwerkstoff sieht vor, dass in einem
der Einbringung des polymeren Matrixwerkstoffs vorgeschalteten Arbeitsschritt
die Inserts mit der Kernverbund-Struktur mit Hilfe der Nähtechnik
in Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur eingebrachten textilen
Armierungsstruktur (4) vernäht werden. Nach dem Einbringen der
Armierungsstruktur erfolgt die Imprägnierung und Aushärtung der
Kernverbund-Struktur einschließlich der
Armierungsstruktur und dem Insert mit einem polymeren Werkstoff
in einem LCM-Verfahren.The flange of the insert may have one or more approaches to better force and moment introduction into the core composite structure ( 16 ) exhibit ( 4f and 4g ). The method for the production of force introduction points with introduced force introduction elements ( 12 ) for core composites with outer layers of semi-finished textile products ( 1 and 3 ), a nuclear material ( 2 ) and polymeric matrix material provides that, in a step preceding the introduction of the polymeric matrix material, the inserts having the core composite structure are reinforced by means of the sewing technique in the thickness direction of the core composite structure (FIG. 4 ) are sewn. After the introduction of the reinforcing structure, the impregnation and curing of the core composite structure, including the reinforcing structure and the insert with a polymeric material, takes place in an LCM process.
Die
Erfindung ist anhand von 13 Ausführungsbeispielen
erläutert.
Es zeigen:The
Invention is based on 13 embodiments
explained.
Show it:
1a zeigt
die Untersicht eines ersten Ausführungsbeispiels
mit einer Krafteinleitungsstelle in Kernverbunden mit zusammengeführten Deckschichten
(1 und 3), einem im Krafteinleitungsbereich entferntem
Kernmaterial (2) und mit im Bereich der Krafteinleitungsstelle
(5) in Dickenrichtung des Kernverbundes durchsetzenden
Armierungselementen (4). 1a shows the bottom view of a first embodiment with a force application point in core composites with merged cover layers ( 1 and 3 ), a core material removed in the force introduction area ( 2 ) and in the area of the 5 ) in the thickness direction of the core composite interspersing reinforcing elements ( 4 ).
1b zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie A-A der 1a. 1b shows the sectional view along line AA the 1a ,
1c zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie A-A der 1a mit
einer zweiten Variante zur Ausführung
der Armierungselemente, wobei die Armierungselemente (4) über die
Krafteinleitungsstelle hinaus (6) in die Krafteinleitungsstelle
umgebende Kernverbund-Struktur hineinreichen. 1c shows the sectional view along line AA the 1a with a second variant for the execution of the reinforcing elements, wherein the reinforcing elements ( 4 ) beyond the force introduction point ( 6 ) extend into the force introduction point surrounding core composite structure.
2a zeigt
die Draufsicht eines dritten Ausführungsbeispiels mit einem auf
die obere (1) Deckschicht der Kernverbund-Struktur aufgesetzten
Krafteinleitungselement (7, Onsert), wobei das Onsert mit der
gesamten Kernverbund-Struktur im Bereich der Krafteinleitungsstelle
mit Armierungselementen (4) in Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur
verbunden ist und Löcher
(8) zur Aufnahme der Armierungselemente (4) aufweist. 2a shows the top view of a third embodiment with one on the top ( 1 ) Cover layer of the core composite structure applied force introduction element ( 7 , Onsert), wherein the onsert with the entire core composite structure in the region of the force introduction point with reinforcing elements ( 4 ) is connected in the thickness direction of the core composite structure and holes ( 8th ) for receiving the reinforcing elements ( 4 ) having.
2b zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie B-B der 2a. 2 B shows the sectional view along line BB of 2a ,
2c zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie B-B der 2a mit
einer weiteren Variante zur Gestaltung des Onserts, wobei das Onsert
einen seitlich abstehenden Flansch (9) aufweist (2b),
der auf der oberen Deckschicht (1) angeordnet ist, und ebenfalls
Löcher
(8) zur Aufnahme der Armierungselemente aufweist. 2c shows the sectional view along line BB of 2a with another variant for the design of the onsert, wherein the onsert a laterally projecting flange ( 9 ) having ( 2 B ), which on the upper cover layer ( 1 ), and also holes ( 8th ) for receiving the reinforcing elements.
2d zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie B-B der 2a mit
einer weiteren Variante zur Ausführung
der Armierungselemente, wobei die Armierungselemente (4) über die
Krafteinleitungsstelle hinaus (10) in die Krafteinleitungsstelle
umgebende Kernverbund-Struktur hineinreichen. 2d shows the sectional view along line BB of 2a with a further variant for the execution of the reinforcing elements, wherein the reinforcing elements ( 4 ) beyond the force introduction point ( 10 ) extend into the force introduction point surrounding core composite structure.
2e zeigt
die Draufsicht eines sechsten Ausführungsbeispiels mit einem auf
die obere Deckschicht der Kernverbund-Struktur aufgesetzten Krafteinleitungselement
(7, Onsert), das zur besseren Kraft- und Momenteinleitung
in die Kernverbund-Struktur
einen Ansatz (11) aufweist. 2e shows the top view of a sixth embodiment with a force applied to the upper cover layer of the core composite structure force introduction element ( 7 , Onsert), which is an approach for better introduction of force and momentum into the core network ( 11 ) having.
2f zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie C-C der 2e. 2f shows the sectional view along line CC the 2e ,
2g zeigt
die Draufsicht eines siebten Ausführungsbeispiels mit zwei auf
die obere (1) und untere Deckschicht (3) der Kernverbund-Struktur
aufgesetzten Krafteinleitungselementen (7, Onsert), wobei
die beiden Onserts mit der gesamten Kernverbund-Struktur im Bereich
der Krafteinleitungsstelle mit Armierungselementen (4)
in Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur verbunden sind und Löcher (8) zur
Aufnahme der Armierungselemente (4) aufweisen. 2g shows the top view of a seventh embodiment with two on the top ( 1 ) and lower cover layer ( 3 ) of the core composite structure applied force introduction elements ( 7 , Onsert), where the two Onserts with the entire core composite structure in the area of the force introduction point with reinforcing elements ( 4 ) are connected in the thickness direction of the core composite structure and holes ( 8th ) for receiving the reinforcing elements ( 4 ) exhibit.
2h zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie D-D der 2g. 2h shows the sectional view according to line DD of 2g ,
3a zeigt
die Draufsicht eines achten Ausführungsbeispiels
mit einem in die Kernverbund-Struktur eingesetzten Krafteinleitungselement (12,
Insert), wobei das Insert zwischen den beiden Deckschichten (1 und 3)
innerhalb des Kernmaterials (2) der Kernverbund-Struktur
angeordnet ist und die obere Deckschicht (1), das Kernmaterial
(2) und die untere Deckschicht (3) außerhalb
des Bereichs des Inserts mit Armierungselementen (4) in
Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur miteinander verbunden sind. 3a shows the top view of an eighth embodiment with an inserted into the core composite structure force introduction element ( 12 , Insert), whereby the insert between the two outer layers ( 1 and 3 ) within the core material ( 2 ) of the core composite structure is arranged and the upper cover layer ( 1 ), the nuclear material ( 2 ) and the lower cover layer ( 3 ) outside the area of the insert with reinforcing elements ( 4 ) are interconnected in the thickness direction of the core composite structure.
3b zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie E-E der 3a. 3b shows the sectional view according to line EE of 3a ,
4a zeigt
die Draufsicht eines neunten Ausführungsbeispiels mit einem in
die Kernverbund-Struktur eingesetzten Krafteinleitungselement (12,
Insert), wobei das Insert zwischen den beiden Deckschichten (1 und 3)
innerhalb des Kernmaterials (2) der Kernverbund-Struktur
angeordnet ist, Löcher (13)
zur Aufnahme der Armierungs elemente (4) aufweist und mit
der Kernverbund-Struktur mit Hilfe der Armierungselemente in Dickenrichtung
der Kernverbund-Struktur verbunden ist. 4a shows the top view of a ninth embodiment with an inserted into the core composite structure force introduction element ( 12 , Insert), whereby the insert between the two outer layers ( 1 and 3 ) within the core material ( 2 ) of the core composite structure, holes ( 13 ) for receiving the reinforcing elements ( 4 ) and is connected to the core composite structure by means of the reinforcing elements in the thickness direction of the core composite structure.
4b zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie F-F der 4a. 4b shows the sectional view according to line FF of 4a ,
4c zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie F-F der 4a mit
einer weiteren Variante zur Gestaltung des Inserts, wobei das Insert
einen seitlich abstehenden Flansch (14) aufweist, der an
der oberen Deckschicht (1) anliegt, Löcher (13) zur Aufnahme
der Armierungselemente (4) aufweist und mit der Kernverbund-Struktur
mit Hilfe der Armierungselemente in Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur verbunden
ist. 4c shows the sectional view according to line FF of 4a with a further variant for the design of the insert, wherein the insert has a laterally projecting flange ( 14 ), which at the upper cover layer ( 1 ), holes ( 13 ) for receiving the reinforcing elements ( 4 ) and is connected to the core composite structure by means of the reinforcing elements in the thickness direction of the core composite structure.
4d zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie F-F der 4a mit
einer weiteren Variante zur Gestaltung des Inserts, wobei das Insert
zwei seitlich abstehende Flansche (14) aufweist, die an
der oberen (1) und unteren Deckschicht (3) anliegen,
Löcher (13)
zur Aufnahme der Armierungselemente (4) aufweisen und mit
der Kernverbund-Struktur
mit Hilfe der Armierungselemente in Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur verbunden
sind. 4d shows the sectional view according to line FF of 4a with a further variant for the design of the insert, wherein the insert has two laterally projecting flanges ( 14 ), which at the top ( 1 ) and lower cover layer ( 3 ), holes ( 13 ) for receiving the reinforcing elements ( 4 ) and are connected to the core composite structure by means of the reinforcing elements in the thickness direction of the core composite structure.
4e zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie F-F der 4a mit
einer weiteren Variante zur Ausführung
der Armierungselemente, wobei die Armierungselemente (4) über die
Krafteinleitungsstelle hinaus (15) in die Krafteinleitungsstelle
umgebende Kernverbund-Struktur hineinreichen. 4e shows the sectional view according to line FF of 4a with a further variant for the execution of the reinforcing elements, wherein the reinforcing elements ( 4 ) beyond the force introduction point ( 15 ) extend into the force introduction point surrounding core composite structure.
4f zeigt
die Draufsicht eines dreizehnten Ausführungsbeispiels mit einem in
die Kernverbund-Struktur eingesetzten Krafteinleitungselement (12,
Insert), wobei das Insert einen seitlich abstehenden Flansch (14)
aufweist, der zur besseren Kraft- und Momenteinleitung in die Kernverbund-Struktur einen
Ansatz (16) hat, an der oberen Deckschicht (1) anliegt,
Löcher
(13) zur Aufnahme der Armierungselemente (4) aufweist
und der mit der Kernverbund-Struktur mit Hilfe der Armierungselemente
in Dickenrichtung der Kernverbund-Struktur verbunden ist. 4f shows the top view of a thirteenth embodiment with an inserted into the core composite structure force introduction element ( 12 , Insert), where the insert has a laterally projecting flange ( 14 ), which, for better force and moment introduction into the core composite structure, has an approach ( 16 ), at the upper cover layer ( 1 ), holes ( 13 ) for receiving the reinforcing elements ( 4 ) and which is connected to the core composite structure by means of the reinforcing elements in the thickness direction of the core composite structure.
4g zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie G-G der 4f. 4g shows the sectional view according to line GG of 4f ,