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Produktdesign Denkwerkzeuge zur Gestaltfindung

| Autor / Redakteur: I. Tesari, C. Mattheck / Karl-Ullrich Höltkemeier

Der Einfluss von Materialorientierung und Kerbform auf die Belastbarkeit abgesetzter Balkenschultern, dargestellt in selbsterklärenden Bildern.

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Denkwerkzeuge nach der Natur von C. Mattheck
Denkwerkzeuge nach der Natur von C. Mattheck
(Bilder: C. Mattheck)

In früheren Arbeiten [1] wurde gezeigt, dass sich bei Anpassung von Kerben mit der Kontur der Zugdreiecke, die auch eine Universalform der Natur ist, Kerbspannungen computerfrei und mit minimalem Aufwand abbauen lassen. In dieser Arbeit wird beispielhaft gezeigt, wie sich bei Faserverbunden der Einsatz der Zugdreiecke darstellt.

Dazu werden Balkenschultern mit Viertelkreis- und komplett verrundeten Zugdreieckskerben mit gleichem lateralem Bauraum modelliert, der axiale Bauraum der Zugdreiecke ist 2,4-fach länger als der laterale. Drei unterschiedliche Faserorientierungen werden analysiert und die Lastverteilung als v. Mises Spannung und nach dem Tsai-Wu Versagenskriterium aufgezeigt. Die Ergebnisse sind in selbsterklärenden Abbildungen dargestellt.

Bildergalerie

Fazit

Auch in Faserverbunden ist die Verwendung der Methode der Zugdreiecke zur Kerbformoptimierung ein Gewinn. Nur bei unvorteilhafter Faseranordnung quer zur Zugrichtung steigen die v. Mises Spannungen bei Verwendung der Zugdreiecke.

Literatur:[1] C. Mattheck, Denkwerkzeuge nach der Natur, Karlsruher Institut für Technologie, 2010

[2] ANSYS Inc., ANSYS 11.0 Documentation, Theory reference 2.4.6: Tsai-Wu Failure Criteria, 2007

Mehr Infos erfahren Sie, wenn Sie sich dazu die Bildergalerie anschauen

Seminar-Angebot

Weitere Informationen zur Bauteiloptimierung und Schadensprävention gibt es im Buch „Denkwerkzeuge nach der Natur“ und im Seminar „Warum alles Kaputt geht“ am 22. Oktober 2013 in Karlsruhe – über www.mattheck.de

Neues Buch

Die Mechanik der Schleuder- erläutert mit einfühlsamen Worten von Pauli dem Bär. Das neuste Buch von Professor Claus Mattheck verspricht wieder Grundlagen der Technik in ansprechender und leicht verständlicher Form.

Das vom Biomechaniker und Umweltpreisträger 2003, Professor Dr. Claus Mattheck, unterhaltsam geschriebene und mit lustigen Cartoons von Pauli dem Bären bebilderte Büchlein führt ein in die Kunst des Schleuderschießens. Es gibt zahlreiche Hinweise zum Schießen und Treffen und weist auf praktisch alle wesentlichen Fehlerquellen hin, wozu der Autor in wenigen Wochen mehrere Tausend Kugeln fliegen ließ. Er entwickelte dabei eine für seinen Bedarf optimierte Schleuder, die Pauli-Scheuder. Zu kaufen gibt es die Schleuder bei IML Wiesloch.

Erhältlich ist das liebevoll gestaltete Buch unter ISBN 978-3-923704-83-5 beim Verlag Karlsruher Institut fur Technologie - Campus Nord 2013. Es enthält über 100 reich und farbig bebilderte Seiten, broschürt zum Preis von 20 Euro. (hö)

* I. Tesari, C. Mattheck, Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Institut für Angewandte Materialien Werkstoff- und Biomechanik (IAM-WBM), Karlsruhe

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