Krafteinleitungsstelle in Kernverbunden
mit in Dickenrichtung des Kernverbundes durchsetzenden Armierungselementen.Force application point in core compounds
with reinforcing elements penetrating in the thickness direction of the core composite.
Die Erfindung betrifft die Gestaltung
von Krafteinleitungsstellen in Kernverbunden mit im Bereich der
Einleitungsstelle in Dickenrichtung des Kernverbundes durchsetzenden
Armierungselementen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to the design
of force introduction points in core connections with in the area of
Introduce in the thickness direction of the core composite
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 into core composite structures. The core composite structure can preferably be made of fiber-plastic composite with cover layers made of semi-finished textile products ( 1 and 3 , e.g. fabrics, scrims, mats, etc.), a core material ( 2 , for example polymer foam) and a polymer matrix material (thermoplastic or thermoset). Core composites are layered structures that consist of relatively thin upper ( 1 ) and lower cover layers ( 3 ) and a relatively thick core layer ( 2 ) low bulk density. Due to the comparatively thin cover layers and the core material, which is soft in tension and compression, core composite structures are generally sensitive to locally induced forces or moment loads. Therefore, the force transmission in core composite structures must be carried out in a way that is suitable for the stresses, materials and production. The multiaxial stress state prevailing at the point of force application can no longer be borne by the cover layers, which are designed exclusively for membrane loads (tension, pressure, thrust). The structural measures required at the point of force application depend on the location and direction of the forces and on the composition of the forces acting. The force must generally be applied in such a way that there are no local instabilities (e.g. buckling or creasing of the outer layers), the core layer and the outer layers are not damaged and the force application element does not detach from the core composite structure. This requires the largest possible, uniform distribution of the forces and moments introduced into the core composite structure. What is common to all constructive measures for introducing forces into sandwich structures is that they reduce 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 introduction point must be replaced by a pressure-resistant material so that, for example, the pretensioning forces of screw connections 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 sowie im Schiffsbau
häufig
Anwendung.For the introduction of forces and
Moments in core connections
additional
applied (so-called onserts) or introduced force introduction elements
(so-called inserts) are used. There is also the possibility
remove the core material in the area of the force application point
and bring both top layers together, making a monolithic
Area made of fiber-plastic composite
is present and no additional
Force introduction elements required
become. Self-tapping can be used as additional force introduction concepts for core composite structures
Screws or screw inserts
as well as riveted joints are used, which, however, are only minor
Forces or
Transfer moments
can.
Force application points are always necessary when forces and moments
introduced into a structure or derived from a structure
should be and components should be connected to each other.
Core composite structures made of fiber-plastic composite can be found e.g. in the air and
Space, in rail and automotive engineering and in shipbuilding
frequently
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 network structures
Fiber-plastic composites are applied to one of the two cover layers
cohesively
connected. All solutions
This force introduction concept has the following disadvantages in common.
Both cover layers are exposed to very different loads, i.e.
the top layer with the applied onsert is compared to the
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.
Furthermore, the tensile and compression-soft core material is below
of the insert is not sufficiently reinforced, so that the core material
is exposed to high loads and the core material fails
can. To avoid failure of the core layer below the insert,
with some solutions
the core material completely
in the area of the force application point with another material
higher
mechanical properties substituted.
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 additional force introduction elements
(Inserts) are firmly bonded to the core composite structure. in this connection
can
the inserts within the cover layers, between the cover and core layers
or placed in the core material. Because of the purely material connection
can
the ins serts due to local
attacking forces
or a momentary load from the entire core composite structure
solve by failure of the adhesive connection, causing a total failure
the application of force or delamination between the cover 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 force introduction elements have in common that in the area of the force introduction point the core material is first removed or compressed and the two cover layers are brought together, so that a monolithic area composed of individual reinforcement layers made of fiber-plastic composite. A bolt connection can then be attached to the monolithic area. All known solutions in the area of the merging result in failure of the outer layers or outside the area of the merging to core failure or delamination between the outer layers and the core layer, since these areas do not provide any additional non-positive and positive reinforcement of the core composite structure in the direction of the thickness Have core composite structure.
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 the case of these inventions, however, there is no non-positive and positive reinforcement of the core composite structure inside or outside the area of the cover layer merging, 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 reinforcement. Thus, with these two possibilities disclosed, the typical failure behavior, delamination between the cover layers and the core layer and core failure in the area of the force application point cannot 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 possibility of how a bolt connection can be reinforced with the aid of a fiber reinforcement structure introduced into the core. This invention is based on the fact that fiber threads are first introduced into the complete core material. The textile cover layers are then applied to the core material and pressurized so that the core material is compressed and the threads can penetrate into the cover layers. Then the core composite structure is impregnated with a liquid thermosetting resin system. This is followed by the curing process of the resin system. A through hole for the bolt connection is made in the hardened core composite structure. The fiber threads in the core material are intended to absorb the pretensioning forces of the screw connection and prevent the tendency towards delamination between the cover layers and the core layer in the area of the force introduction point. With this invention, there is only a material connection in the force application area and not a non-positive and positive connection between the fiber threads and the entire core composite structure, as a result of which the resistance to delamination between the cover layers and the core layer compared to a non-positive and positive connection is increased only slightly. 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 is not subjected to any necessary and additional reinforcement in comparison to the rest of the core composite structure, so that the undisturbed core compound structure and the force introduction point are subjected to very different loads and the lightweight construction potential of core compound structures is not fully exploited. Furthermore, the core material is open in the area of the through-hole, as a result of which liquid or gaseous media can penetrate into the core material. These penetrated media can negatively change the properties of the core material and even trigger 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 discloses a possibility of connecting additionally used force introduction elements (inserts) with a fiber reinforcement structure consisting of individual reinforcement layers. The insert is placed between the individual reinforcement layers and sewn with the help of sewing threads in the thickness direction of the fiber reinforcement structure. The disclosed solution for connecting inserts in monolithic fiber reinforcement structures consisting of individual reinforcement layers could also be used in core composite structures. Here, the insert would be inserted between the individual reinforcement layers of one of the two cover layers and sewn with the help of sewing threads. Then both the cover layer including the sewn insert and the other cover layer would be applied to the core layer. With the help of a liquid impregnation process, the cover layers could be impregnated with a polymer matrix material and the adhesive bond between the cover layers and the core layer could be 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 bring about a non-positive and form-fitting connection between the insert and a cover layer produced with the aid of sewing threads. As a result, the resistance to delamination between the cover layers and the core layer cannot be increased in the area of the force introduction point, nor can the tensile and compression-soft core material be reinforced, as a result of which both typical forms of failure of core composite structures cannot be improved. A further disadvantage of this invention is that when forces and moments are introduced into the insert, the cover layer in which the insert is located is stressed significantly more than the other cover layer, as a result of which the lightweight construction potential of core composites cannot be fully exploited. In addition, the flow of force from one cover layer to another must take place via the core material, which has low mechanical properties compared to the material of the cover layers and which represents the weak point in the core composite structure. This can put very high stress on the core material and trigger core failure. Thus, the strength and rigidity of this force application or the entire core composite structure are mainly due to influences 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 network structures
have in common that the core composite structure in the area of the force introduction point
insufficiently reinforced
is what 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, additionally applied
or introduced force introduction elements no non-positive and positive connection
of the elements with the entire core network structure. This can neither detach the
Force introduction element from 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 are 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 of improving the mechanical properties of the force introduction point in core assemblies by introducing reinforcing elements in the thickness direction of the core assembly 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 area of the force introduction point in core assemblies the cover layers of the core assembly are brought together and / or a force introduction element is arranged, and furthermore a reinforcement of the core assembly structure with reinforcing elements passing through in the thickness direction of the core assembly is provided at the introduction point. The upper cover layer, the core layer and the lower cover layer are non-positively and positively connected by the reinforcement elements in the area of the force introduction point. Furthermore, the force introduction element can be fastened to the core composite with the aid of the reinforcement elements. Textile reinforcement structures ( 4 , for example sewing threads, fiber bundles, rovings, etc.) can be used. This invention relates to core composites with cover layers ( 1 and 3 ), preferably made of semi-finished textile products (e.g. fabrics, scrims, knitted fabrics, mats, etc.), and with a core layer ( 2 ), preferably made of polymeric rigid foam, and possibly with a matrix material, preferably made 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 processes). These types of core composite structures are reinforced before impregnation by the polymer matrix material in the force application area with the help of a textile reinforcement structure in the thickness direction. These armored force introduction points can be manufactured using industrial sewing technology, for example. The reinforcing structure, preferably sewing threads, can be introduced in the thickness direction of the core composite, for example using a sewing needle. The sewing needle sticks into the entire core composite structure and leaves a through hole including the reinforcement structure in the case of a core material made of rigid polymer foam. The cross-sectional area of the through hole must be large enough in comparison to the cross-sectional area of the reinforcement structure so that the reinforcement structure can be impregnated with the polymeric matrix material and bonded to the core layer. The reinforcing elements can 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 ), for example, an angle of +/- 45 ° between the x and z axes and / or between the y and z axes is recommended for shear-dominating loads. After the force application point and the entire core composite structure have been completely reinforced with the reinforcement structure, the textile cover layers and the through hole, including the reinforcement structure, are impregnated with the polymeric matrix material in an LCM process, with the material connection of the core material to the cover layers taking place at the same time. Once the core composite structure has hardened, the textile reinforcement structure impregnated with the polymer matrix material represents unidirectional, fiber-reinforced tension / compression rods within the core material, which reinforce the force introduction point, the core material and the entire core composite. The reinforcement structure 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 the force introduction element from detaching from the core composite structure and the mechanical properties of the core material (strength and stiffness parameters in Thickness direction) to improve. An existing crack in the border area of the top and core layers can be stopped or redirected by the textile reinforcement structure. This can improve the fail-safe behavior of force applications for core composites. By introducing a textile reinforcement structure in the thickness direction of the core composite structure in the area of the force introduction point, the pressure and tensile strength perpendicular to the core composite level, the pressure and tensile strength perpendicular to the core composite level, the pressure resistance in the core composite can be compared to the known conventional force introduction concepts Plane, the shear strength and rigidity and the peel strength between the cover layers and the core layer or between the force introduction element and the cover layers are increased. Furthermore, the failure behavior can be improved by the increased peel strength and by the “crack stop function” of the individual reinforcement elements, so that a sudden destruction of the force application is prevented can and so there is so-called fail-safe behavior. With the help of industrial sewing technology, the force application elements can be connected to the core composite structure in the correct position. The quality assurance of force introduction points in core assemblies can be guaranteed by introducing and having a certain number of reinforcement elements.
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.Another advantage of this invention
is that the reinforcing elements on the force application point
out into the core composite structure surrounding the force application point
can reach in
causing higher
personnel
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.To avoid additional force introduction elements,
which adversely affects the weight of the core composite structure
influence to need
can remove the core material in the area of the force application point
or compressed, which enables the merging of the cover layers.
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.This can be another advantage
be realized that the force introduction element one or more
Has flanges, which allows the forces and moments over a
larger area in the
Core network 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.So that the force introduction element
in the area of the force introduction point with the entire core composite structure
non-positive and positive
can be connected, the force introduction element has holes
Inclusion of the reinforcement elements. This can result in a detachment of the
Force introduction element can be prevented and the peel strength between
the force introduction element and the core composite structure can be 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.Must due to the technical requirements
to the core composite component (e.g. ship hull in shipbuilding)
Penetration of at least one cover layer of the core composite avoided
the force introduction element (so-called Onsert)
one of the two or on both cover layers.
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.For higher forces and moments in the core composite structure
to be able to initiate
the force introduction element (so-called insert) can also be used inside
one of the two or arranged within both cover layers
become. Furthermore, the force introduction element between the
two cover layers are placed, which partially or
entire core material is penetrated.
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.Another advantage can be found through the
application-related geometric and constructive design of the
Force introduction element can be achieved by the force introduction element
one or more on the top layer or on the top layers
approaching approaches
has, whereby the introduction of 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 introduction point in core assemblies, the possibility of reinforcement is that the core material is removed or compressed in the area of the force introduction point and both cover layers are brought together, so that a monolithic area made of fiber-plastic composite is present. The top cover layer ( 1 ) with the lower cover layer ( 3 ) in the area of the force application point ( 5 ) with the help of a sewing technique in the thickness direction of the core composite structure inserted penetrating reinforcement elements ( 4 ) connected ( 1a and 1b ). Furthermore, the reinforcement elements ( 4 ) beyond the force introduction point ( 6 ) extend into the core composite structure surrounding the force introduction point in order to absorb higher forces and moments or to improve the mechanical properties ( 1c ). The armored force transmission without force transmission element for core composites with cover layers made of semi-finished textile products ( 1 and 3 ), a core 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, the core material is first removed or compressed in the area of the force introduction point. Then the two cover layers are brought together and the top cover layer ( 1 ), the core 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 ) sewn together in the thickness direction of the core composite structure using the sewing technique. The core composite structure including the textile reinforcement structure is then impregnated and cured in a LCM process (eg resin injection or resin infiltration process) with a polymer matrix material (thermosetting or thermoplastic).
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.To introduce forces and moments, a force introduction element (Onsert, 7 ) be used ( 2a and 2 B ). The Onsert is placed on one of the two ( 2a to 2f ) or on both cover layers ( 2g ) applied and with the entire core composite structure in the area of the force introduction point with the aid of reinforcing elements ( 4 ) connected in the thickness direction of the core composite structure. The Onsert has holes ( 8th ) on. The Onsert can have a laterally protruding flange ( 9 ) exhibit ( 2c ) on the top ( 1 ) or the lower cover layer ( 3 ) is arranged, and also holes ( 8th ) for receiving the reinforcing elements. For better introduction of the forces and moments, the reinforcement elements ( 4 ) in the thickness direction of the core composite structure beyond the onserts or the flange of the onserts ( 10 ) are brought into the core network structure ( 2d ). Furthermore, the flange of the insert can use one or more approaches (for better introduction of force and torque into the core composite structure ( 11 ) exhibit ( 2e and 2f ). The Onsert ( 7 ) and the core composite structure are in one of the introduction of the polymer Ma trixwerkstoffs upstream work step in the area of the force application point with a textile reinforcement structure ( 4 ) sewn together in the thickness direction of the core composite structure using an industrial sewing technique. The top layers, the core layer and the textile reinforcement structure are then impregnated and cured 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 force introduction element (insert, 12 ) can be reinforced by the fact that the upper cover layer ( 1 ), the core 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 process for producing force introduction points with an introduced force introduction element ( 12 ) for core composites with cover layers made of semi-finished textile products ( 1 and 3 ), a core material ( 2 ) and polymeric matrix material provides that in a work step preceding the introduction of the polymeric matrix material, the upper cover layer ( 1 ), the core material ( 2 ) and the lower cover layer ( 3 ) outside the force application point with the help of a sewing technique in the thickness direction of the core composite structure introduced textile reinforcement structure ( 4 ) are sewn together. After the reinforcement structure has been introduced, the core composite structure is impregnated and cured with a polymeric material 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). 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 insert ( 12 ) can also be made with the core composite structure with the help of reinforcing elements ( 4 ) are connected in the thickness direction of the core composite structure ( 4a and 4b ). The insert has holes ( 13 ) to accommodate the reinforcement elements. The insert can also have a ( 4c ) laterally projecting flange ( 14 ) which are located within a top layer ( 1 or 3 ), in the core layer ( 2 . 4c ) or between the top and core layers, and holes ( 13 ) to accommodate a textile reinforcement structure. The insert can also have two flanges protruding to the side and kept at a distance ( 14 ) exhibit ( 4d ) within both top layers ( 1 and 3 ), in the core layer ( 2 . 4d ) or between the cover layers ( 1 and 3 ) and the core layer ( 2 ) can be arranged, and holes ( 13 ) for receiving the reinforcement elements. For better introduction of the forces and moments, the reinforcement elements ( 4 ) in the thickness direction of the core composite structure via the insert ( 12 ) or the flange ( 14 ) of the insert ( 15 ) are brought into the core network structure ( 4e ). The flange of the insert can be one or more approaches (for better introduction of force and torque into the core composite structure ( 16 ) exhibit ( 4f and 4g ). The process for the production of force application points with introduced force application elements ( 12 ) for core composites with cover layers made of semi-finished textile products ( 1 and 3 ), a core material ( 2 ) and polymeric matrix material provides that in a work step preceding the introduction of the polymeric matrix material, the inserts with the core composite structure with the aid of the sewing technique in the thickness direction of the core composite structure introduced textile reinforcement structure ( 4 ) are sewn. After the reinforcement structure has been introduced, the core composite structure, including the reinforcement structure and the insert, is impregnated and cured with a polymeric material in an LCM process.
Die Erfindung ist anhand von 13 Ausführungsbeispielen
erläutert.
Es zeigen:The invention is based on 13 Exemplary 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 connections with merged cover layers ( 1 and 3 ), a core material removed in the force application area ( 2 ) and in the area of the force application point ( 5 ) reinforcement elements passing through in the thickness direction of the core composite ( 4 ).
1b zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie A-A der 1a. 1b shows the sectional view along line AA of 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 of the 1a with a second variant for the execution of the reinforcement elements, the reinforcement elements ( 4 ) beyond the force introduction point ( 6 ) into the core composite structure surrounding the force application point.
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 upper ( 1 ) Top layer of the core composite structure applied force introduction element ( 7 , Onsert), the Onsert with the entire core composite structure in the area of the force introduction point with reinforcing elements ( 4 ) the thickness of the core composite structure is connected and holes ( 8th ) to accommodate the reinforcement elements ( 4 ) having.
2b zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie B-B der 2a. 2 B shows the sectional view along line BB of the 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 the 2a with a further variant for the design of the onsert, whereby the onsert has a laterally projecting flange ( 9 ) having ( 2 B ) on the top surface layer ( 1 ) is arranged, 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 the 2a with a further variant for the execution of the reinforcement elements, the reinforcement elements ( 4 ) beyond the force introduction point ( 10 ) into the core composite structure surrounding the force application point.
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 exemplary embodiment with a force introduction element placed on the upper cover layer of the core composite structure ( 7 , Onsert), which uses an approach to better force and moment introduction into the core composite structure ( 11 ) having.
2f zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie C-C der 2e. 2f shows the sectional view by 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 upper ( 1 ) and lower cover layer ( 3 ) the force transmission elements attached to the core composite structure ( 7 , Onsert), 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 ) to accommodate the reinforcement elements ( 4 ) exhibit.
2h zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie D-D der 2g. 2h shows the sectional view along line DD of the 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 exemplary embodiment with a force introduction element inserted into the core composite structure ( 12 , Insert), the insert between the two cover layers ( 1 and 3 ) within the core material ( 2 ) the core composite structure is arranged and the upper cover layer ( 1 ), the core material ( 2 ) and the lower cover layer ( 3 ) outside the area of the insert with reinforcing elements ( 4 ) are connected to one another in the thickness direction of the core composite structure.
3b zeigt
die Schnittdarstellung nach Linie E-E der 3a. 3b shows the sectional view along 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 exemplary embodiment with a force introduction element inserted into the core composite structure ( 12 , Insert), the insert between the two cover layers ( 1 and 3 ) within the core material ( 2 ) the core composite structure is arranged, holes ( 13 ) to accommodate the reinforcement elements ( 4 ) and is connected to the core composite structure with the aid 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 along line FF of the 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 along line FF of the 4a with a further variant for designing the insert, the insert having a laterally projecting flange ( 14 ) on the top cover layer ( 1 ), holes ( 13 ) to accommodate the reinforcement elements ( 4 ) and is connected to the core composite structure with the aid 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 along line FF of the 4a with a further variant for the design of the insert, the insert having two flanges protruding to the side ( 14 ) which at the top ( 1 ) and lower cover layer ( 3 ), holes ( 13 ) to accommodate the reinforcement elements ( 4 ) and are connected to the core composite structure with the aid 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 along line FF of the 4a with a further variant for the execution of the reinforcement elements, the reinforcement elements ( 4 ) beyond the force introduction point ( 15 ) into the core composite structure surrounding the force application point.
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 exemplary embodiment with a force introduction element inserted into the core composite structure ( 12 , Insert), the insert having a laterally projecting flange ( 14 ) that has an approach to better force and moment introduction into the core composite structure ( 16 ) on the top cover layer ( 1 ), holes ( 13 ) to accommodate the reinforcement elements ( 4 ) and which is connected to the core composite structure with the aid 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 along line GG of the 4f ,