Die eingesetzten CFK-Werkstoffe gehören zu der Gruppe der Faserverbund-Werkstoffe. Charakteristisch ist ein heterogener Aufbau, der weitgehend ihr Verhalten bestimmt und bei Konstruktion und Herstellung von Bauteilen beachtet werden muss. CFK-Werkstoffe sind anisotrop, das bedeutet auch die Eigenschaften der Bauteile sind längs und quer zur Faserrichtung stark unterschiedlich.
Anders als isotrope Werkstoffe wie z.B. Metalle müssen anisotrope Materialien umfänglicher berechnet werden, damit man unter anderem durch geschickte Kombination der Faserwinkel die Materialeigenschaften weitgehend oder ganz den Belastungsfällen anpassen kann. Bei geeigneter Gestaltung der Krafteinleitungs-punkte, z. B. mit eingeklebten Metall-Inserts, sind CFK-Bauteile selbst bei der Montage unproblematisch, da sie dann mit den üblichen Verfahren verbaut werden können.
Das Entwicklungs- und Konstruktionsbüro TECHNOKON® hat jahrelange Erfahrung mit diesen Faserverbund-Berechnungen und setzt dafür FEM-Programme und weitere Berechnungs-Programme ein. Die FEM-Berechnung von Faserverbund-Werkstoffen und hier speziell von CFK-Werkstoffen, ist die am besten geeignete Methode um die Bauteilfestigkeit abzusichern. Dabei werden zusätzlich zu den im Faserverbund-Werkstoff auftretenden Spannungen und Dehnungen auch die Erfüllung mehrerer Bruchkriterien, wie zum Beispiel Puck, Hashin, LaRC oder Cuntze, untersucht. Mit der Faserverbund-Berechnung können sowohl Versagensgrenzen als auch Versagens-arten ermittelt werden. Versagensrisiken im realen Einsatz können damit weitest-gehend ausgeschlossen werden.
Beispiele einer Faserverbund-Berechnung/CFK-Berechnung
