Glas,- Aramid,- Karbonfaser und Werstoffkennwerte

[Mucke]

Hallo Forum,

ich habe ein Buch über Faserverbundkunststoffe bekommen,wo sich nach etwas lesen ein paar Fragen ergeben haben und Wiki nicht wirklich Abhilfe geschaffen hat.

GF zum Beispiel hat Ein E-Modul in Faserrichtung von 73.000 N/mm², (In Faserrrichtung heißt für mich quasi auf Zug belastet) und quer zur Faserrichtung selbigen Wert (quer zur Faserrichtung heißt für mich auf Bruch bzw biegen belastet).

Jedoch ist die Zugfestigkeit der Glasfaser mit 2400 N/mm² angegeben.

Wo ist jetzt der Unterschied zwischen dem E-Modul in Faserrichtung und der Zugfestigkeit, und was heißt 73.000 N/mm²???

Und wieso wird Aramid (Kevlar) in Kugelsicheren Westen angewendet,wenn das E-Modul quer zur Faserrichtung nur 5400 N/mm² beträgt??


Kann jemand das etwas verständlicher erklären?


Gruß Mucke

[Panna]

Zitat von Mucke

Kann jemand das etwas verständlicher erklären?


Gruß Mucke

Ich leider nicht.

[Hesti]

Zugfestigkeit ist Zugfestigkeit. Je mm² Querschnitt brauchst Du 2.400 N um das zu zerreissen. Auf der Erde hat 1 kg eine Gewichtskraft von knapp 10 N.

E-Modul ist Steifigkeit. Je mm² Querschnitt brauchst Du 73.000 N um das Material auf die doppelte Länge zu dehnen. Leider bricht das schon etwas vorher, nämlich schon bei 2.400 N. Ich würde mal vermuten, dass die Bruchdehnung entsprechend mit ca. 3 % angegeben ist.

Quer zur Hauptrichtung bedeutet nicht Biegung, sondern auch Zug, aber halt quer zur Hauptrichtung. Wenn da die Werte gleich sind, wie in Hauptrichtung, laufen genausoviele Fasern quer zur Hauptrichtung wie in Hauptrichtung. Es gibt Gewebe, bei denen das nicht so ist.

Kugelsichere Westen werden aus Material gemacht, das viel Energie absorbiert. Das heißt, das Material muß eine hohe Bruchdehnung haben, dafür kann die Steifigkeit ruhig niedriger sein. Wahrscheinlich ist die Hälfte des Produktes aus Bruchdehnung und E-Modul ein ganz guter Vergleichswert für die Energieaufnahmefähigkeit eines Materials, das ohne plastische Verformung (spröde) bricht. Mit plastischer Verformung wird das noch etwas Interessanter.

Sollte so passen, aber keine Garantie für Irgendetwas. Und immer schön mit Sicherheitsfaktoren auslegen!

[Mucke]

Hallo Hesti,

Dickes danke, sehr einfach aber verständlich erklärt.Ich frage hauptsächlich aus interesse bezüglich der Anwendung im Bootsbau.

Nur wegen dem Kevlar in Westen nochmal..soweit ich weiß sind die lagen nacheinander angeordnet.Kevlar im Hoch Modul hat ein E-Modul quer zur Faserrichtungvon nur 5400 N/mm² und eine bruchdehnung von 2%.

Müsste es nicht so sein das Aramidfasern gerade quer zur Faserrichtung eine erhöhte Festigkeit bzw ein erhöhtes E-Modul aufweisen??
Auch Schutzhelme bei uns haben eine Lage Kevlar und sind mit einem entsprechendem Harz verstärkt.

Rein von den Zahlen her könnte man dann doch auch glasfaserrovings nehmen...