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In dieser Arbeit wird ein kombinierter experimenteller/analytischer Ansatz zur effizienten Bewertung von Steifigkeit und Kennlinien von Kegeldruckfedern aus Band, welche aus Faser-Kunststoff-Verbunden bestehen, vorgestellt. In den ersten Kapiteln werden die häufigsten Arten von Fasern, Harze (Matrizen) und Herstellungsverfahren, die zur Herstellung von Verbundlaminaten verwendet werden, kurz beschrieben. Es werden auch die analytischen Ansätze, die derzeit zur Bestimmung der Grund-Elastizitätsgrößen von Verbundwerkstoff wie dem Längs- und Quer-Elastizitätsmodul, den Querkontraktionszahl und den Quer-Längs-Schubmodul existieren, dargestellt. Außerdem werden die verbesserten und semi-empirischen Formeln zur Berechnung des effektiven Quer-Längs-Schubmoduls und des Quer-Elastizitätsmoduls dargelegt. Am Ende des Kapitels werden einige Herstellungsverfahren von faserverstärkten Kunststofffedern beschrieben. Da es sich bei den faserverstärkten Kegeldruckfedern aus Band um neuartige Produkte handelt, werden im vierten Kapitel grundsätzliche Überlegungen vorgestellt, welche die Werkstoffauswahl (Fasern, Harze und Additive) und die Herstellung der Federn betreffen. Am Ende des Kapitels wird eine Methode zur Herstellung von Kegeldruckfedern dargestellt. Das fünfte Kapitel stellt die Berechnungen der elastischen Konstante vor, welche bei der Herstellung von Evolutfedern normalerweise verwendet werden. Zur Bestimmung des Quer-Längs-Schubmoduls und des Quer-Quer-Schubmoduls wurden Berechnungen und Experimente durchgeführt, da diese Materialkonstanten zur Bestimmung von Federkennlinien von sehr großer Bedeutung sind. Dies ist der Fall, da der Querschnitt vor allem auf Torsion beansprucht wird. Einerseits basiert die analytische Methode zur Berechnung dieser Schubmodule auf Sumsions Richtlinien, die die von Lekhnitskii entwickelte Theorie für anisotrope Materialien verwenden; andererseits wurde Torsionstest von rechteckigen Stäben, die mit der Vakuuminfusionsmethode hergestellt wurden, durchgeführt, um Schubmodule experimentell zu erhalten. Schließlich werden in einer analytischen und experimentellen Methode die berechneten Werte der Schubmodule zur Bestimmung von Steifigkeit und Kennlinien der Kegeldruckfedern aus Band herangezogen. Daher sollten das Quer-Längs-Schubmodul in der klassischen Berechnungsmethode für Evolutfedern aus Stahl verwendet werden. Anschließend können die Ergebnisse der Berechnung mit den Resultaten der Druckversuche an faserverstärkten Kegeldruckfedern aus Band verglichen werden. Durch diese kombinierte analytische/experimentelle Methode werden übereinstimmende Ergebnisse erzielt. Hierbei hat sich gezeigt, dass das optimale Verhalten von Kegelstumpffedern aus Band aus Faserverbundkunststoffe erreicht wird, wenn die Fasern eine Orientierung von +/-45 zur Hauptachse des Laminats aufweisen.

Es soll ein automatisierter Versuchsstand zum Hin- und Herbiegen von Metalldraht konstruiert werden. Dabei wird sich an der Norm DIN ISO 7801 "Metallische Werkstoffe - Draht Hin- und Herbiegeversuch" orientiert, welche das Prüfverfahren beschreibt und Anforderungen an den Prüfstand stellt. Zudem sind die Normen DIN EN 10264 1-4 "Stahldraht und Drahterzeugnisse" zur Hilfe genommen, um Kennwerte und Eigenschaften zu entnehmen. Die Prüfung soll möglich sein für einen Durchmesserbereich zwischen 0,8 mm und 2 mm und für verschiedene Materialien. Einzelne Aufgabenbereiche waren die Recherche zum Thema mit Normen und andere Fachliteratur, das Erstellen einer Anforderungsliste, das Erarbeiten einer Kombinationstabelle für die Lösungen der einzelnen Funktionen, die Bewertung und Auswahl der Prinzipe, die Dimensionierung der Einzelteile, die Erstellung des Zeichnungssatzes sowie eine Kosteneinschätzung.

Durch den zunehmenden Bedeutungsgewinn des Leichtbaus im Fahrzeugbau, der Luft- und Raumfahrt und weiteren Branchen rentiert sich zunehmend die Substitution von Bauteilen aus Metall in Faserverbundkunststoffe. Aus diesem Grund wer-den auch Federn aller Art vermehrt aus dem Leichtbauwerkstoff gefertigt. Die Herstellung von Drehstabfedern erfolgt fast ausschließlich mittels Wickelverfahren. So sind diese in der Regel als Hohlkörper mit einem mittleren bis großen Durchmesser und für schwingende Belastungen ausgelegt. Diese Bachelorarbeit befasst sich mit Drehstabfedern aus Faserverbundkunststoffen in Form von verdrillten Endlosfasern. Diese sind für kleine Durchmesser und schwellende Belastungen geeignet. Es wird die Konstruktion einer handbetriebenen Fertigungsvorrichtung, mit der die genannten Federn im Handlaminierverfahren produziert werden können, beschrieben. Die Untersuchung der charakteristischen mechanischen Eigenschaften erfolgt zunächst numerisch mittels FEM-Simulationen. Anschließend erfolgt die Anfertigung von Probekörpern mit verschiedenen Durchmessern, Faserwinkeln und Faserwerkstoffen. Diese werden in Torsionstests auf die realen Kennwerte geprüft. Es findet ein Vergleich der aufgenommenen Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinien und der berechneten Kennwerte statt. Untersucht wird dabei unter anderem der allgemeine Verlauf der Kennlinien und der Zusammenhang zwischen Faserwinkel und Torsionssteifigkeit.