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Biegeversuche an Composites

Biegeversuche an Composites werden im 3-Punkt oder im 4-Punkt Prüfverfahren durchgeführt. Die gemessenen Biegemoduli und Biegefestigkeiten werden stark vom Laminataufbau beeinflusst und korrelieren deswegen nicht mit den gemessenen Zugeigenschaften.

Ziel der Prüfung 3-Punkt Biegeversuch 4-Punkt Biegeversuch Composite-Broschüre

Ziel der Prüfung

Anhand von Biegeversuchen kann eine einfache Charakterisierung wichtiger mechanischer Eigenschaften erzielt werden. Das Laminat des Probekörpers wird an der Unterseite auf Zug und an der Oberseite auf Druck beansprucht. Die in der Mitte liegenden Laminatebenen bleiben unbeansprucht. Weiterhin treten in diesem Versuchsaufbau Scherspannungen längs zur Laminatebene auf, die nach Möglichkeit durch die Wahl eines großen Auflageranstands im Verhältnis zur Dicke des Probekörpers minimiert werden.

Bei multidirektionalen Laminaten kann der Biegeversuch zum Erkennen von Layup-Fehlern herangezogen werden. Dies macht ihn interessant für die Qualitätsüberwachung und Wareneingangskontrolle.

Auch bei den Biegeversuchen ist eine exakte Ausrichtung von Auflagern und Stempeln des Werkzeugs zwingend notwendig um sichere und reproduzierbare Prüfergebnisse zu erzielen. ZwickRoell hat hierzu spezielle Biegewerkzeuge entwickelt, bei denen sich alle Elemente exakt aufeinander einstellen lassen.

3-Punkt Biegeversuche

3-Punkt Biegeversuche an Composites sind weit verbreitet und leicht durchzuführen. Die Durchbiegung kann mit dem Traversenwegaufnehmer der Prüfmaschine gemessen werden wenn die Maschinenverformung kompensiert wird.

  • Der Biegemodul wird entweder zwischen 10% und 50% Fmax (EN 2562), oder 10 und 25% Fmax (EN 2746), oder zwischen zwei Dehnungsgrenzen (ISO und ASTM) bestimmt.
  • Das Verhältnis Auflagerabstand/Dicke ist 32:1 in der ASTM. ISO nutzt 20:1 für GFK und 40:1 für CFK, EN Normen nutzen 16:1 für GFK und 40:1 für CFK. Der Probekörper wird dadurch nur geringen Scherkräften ausgesetzt.

4-Punkt Biegeversuch

Der Vorteil des 4-Punkt Biegeversuchs an Composites ist der scherkraftfreie Bereich zwischen den Krafteinleitungsstellen des Doppelstempels.

  • Der Biegemodul wird zwischen 0,05 und 0,25% Dehnung (ISO 14125) oder 0,1 und 0,3 % Dehnung (ASTM D 7264) bestimmt.
  • Der mittlere Auflagerabstand kann 1/3 (ISO 14125) oder 1/2 (ASTM D 7264) des unteren Auflagerabstands betragen. Das Auflager-Dickenverhältnis ist 32:1 in ASTM. ISO nutzt 22,5:1 für GFK und 40,5:1 für CFK.
  • Die Durchbiegung wird nach den gängigen Normen in der Mitte zwischen den Auflagern mit direkter Messung bestimmt. 

Passende Prüfmaschinen

Die Vorrichtungen für 3-Punkt Biegeversuche und 4-Punkt Biegeversuche an Composites können in unterschiedlichen Prüfmaschinen eingebaut werden. 

Weitere Prüfungen an Composites

Interlaminare Scherfestigkeit ILSS
ASTM D2344, ISO 14130, EN 2377, EN 2563
beschreibt die Schubfestigkeit zwischen Laminatebenen von Composite und wird im Kurzbiegeversuch ermittelt.
zu Interlaminare Scherfestigkeit ILSS
Compression After Impact CAI
ASTM D7136, ASTM D7137, ISO 18352, Airbus AITM 1.0010, Boeing BSS 7260 type II
CAI dient der Charakterisierung einer Schädigung, die z.B. bei Flugzeugen oder Fahrzeugen durch Steinschlag, Vogelschlag oder durch Unfälle auftreten kann.
zu Compression After Impact CAI
Druckversuche und Kerbdruckversuche
End Loading Compression, Shear Loading Compression, Combined Loading Compression, Open Hole Compression (OHC), Filled Hole Compression (FHC)
zu Druckversuche und Kerbdruckversuche

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