M5 Knicken von Laminaten

Thema

Eine dünne, unter Druck stehende Laminatplatte kann nicht aufgrund von Materialerschöpfung versagen, sondern weil sie geometrisch instabil wird: Anstatt sich geradlinig weiter zusammenzudrücken, biegt sie sich plötzlich zur Seite aus. Diese plötzliche Auslenkung wird als Knicken bezeichnet. Da sich die Platte auf diese Weise auslenkt, anstatt sich geradlinig weiter zusammenzudrücken, ist ihr Versagen in diesem Modell auf geometrische Instabilität und nicht auf Materialerschöpfung zurückzuführen.

Die Biegesteifigkeitsmatrix des Laminats, die bereits in einem anderen Modell dieser Reihe berechnet wurde, bestimmt direkt die kritische Knickspannung dieser Platte: den Kompressionsgrad, bei dem die Platte ihre gerade Form verliert und sich zur Seite auslenkt. Eine größere Biegesteifigkeitsmatrix bedeutet, dass die Platte einer höheren Druckspannung standhält, bevor sie knickt; eine kleinere Biegesteifigkeitsmatrix bedeutet, dass die Platte bereits bei einer geringeren Druckspannung knickt.

Diese kritische Knickspannung wird auch durch das Schlankheitsverhältnis der Platte beeinflusst: das Verhältnis von Länge oder Breite zur Dicke der Platte. Ein höheres Schlankheitsverhältnis – d. h., das Paneel ist im Verhältnis zu seiner Dicke länger oder breiter – führt zu einer geringeren kritischen Knickspannung, da ein schlankeres Paneel leichter zur Seite auslenkt; ein niedrigeres Schlankheitsverhältnis führt zu einer höheren kritischen Knickspannung, da ein weniger schlankes Paneel dieser Auslenkung besser widersteht.

Daher hängt dieses Modell, das die Knickung des Laminatpaneels, aus dem es entnommen wurde, beschreibt, direkt von einem anderen Modell dieses Satzes ab, nämlich dem Modell, das die Biegesteifigkeitsmatrix des Laminats berechnet. Da dieses andere Modell die Biegesteifigkeitsmatrix bestimmt, kann dieses Modell sie zusammen mit dem Schlankheitsverhältnis jedes Paneels direkt verwenden, um die kritische Knickspannung zu ermitteln, bei der das jeweilige Paneel versagt.

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