Verbundwerkstoffe

In einem Verbundwerkstoff aus Kohlenstofffasern und Epoxidharz beträgt der Massenanteil der Kohlenstofffasern 70 %. Welcher Wert kommt dem Faservolumenanteil am nächsten, wenn die Dichte der Kohlenstofffasern 1,80 g/cm³ und die des Epoxidharzes 1,20 g/cm³ beträgt und keine Poren (Lufteinschlüsse) vorhanden sind?

  1. Aca. 70 %
  2. Bca. 78 %
  3. Cca. 61 %
Lösung und Erläuterung anzeigen

Lösung: C. ca. 61 %

Das Volumen ergibt sich aus der Masse geteilt durch die Dichte. In 100 g Verbundwerkstoff beträgt das Faservolumen 70/1,80 ≈ 38,9 cm³ und das Harzvolumen 30/1,20 = 25,0 cm³; der Faservolumenanteil ist also Vf = 38,9/(38,9 + 25,0) ≈ 0,61, etwa 61 %. Da die Fasern eine höhere Dichte als das Harz haben, ist der Volumenanteil kleiner als der Massenanteil. Ca. 70 % setzt fälschlich den Massenanteil als Volumenanteil an; für die Mischungsregel muss der Volumenanteil verwendet werden. Ca. 78 % ergibt sich, wenn die Dichten von Faser und Harz vertauscht werden. Reale Formteile können Poren enthalten; Vf und Porengehalt werden durch Dichtemessung oder das Veraschungsverfahren überprüft.

Fehler melden

Dieses Thema üben Zurück zum Thema

Passende Rechner

Weitere Fragen zum Thema „Verbundwerkstoffe“

  1. Welche Aussage beschreibt für einen Verbundwerkstoff mit unidirektional ausgerichteten Endlosfasern zutreffend, wann die Mischungsregel für gleiche Dehnung und wann die für gleiche Spannung verwendet wird?
  2. Ein Verbundwerkstoff aus Harz (Elastizitätsmodul 3,0 GPa) mit unidirektional eingebetteten Glasfasern (Elastizitätsmodul 72 GPa) bei einem Volumenanteil von 40 % wird parallel zu den Fasern auf Zug belastet. Welcher Wert kommt im elastischen Bereich dem Anteil der Last, den die Fasern tragen, am nächsten?
  3. Ein Verbundwerkstoff enthält unidirektional eingebettete Glasfasern (Elastizitätsmodul 72 GPa) mit einem Volumenanteil von 50 % in einem Harz (Elastizitätsmodul 3,0 GPa). Welcher Wert kommt dem Elastizitätsmodul senkrecht zu den Fasern am nächsten, wenn er mit der Mischungsregel für gleiche Spannung abgeschätzt wird?
  4. Welcher Vergleich zwischen CFK (kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff) und GFK (glasfaserverstärktem Kunststoff) trifft zu?
  5. Welcher Wert kommt dem Verhältnis CFK/Stahl des spezifischen E-Moduls (Elastizitätsmodul/Dichte) in Faserrichtung am nächsten, für unidirektionales CFK (Elastizitätsmodul in Faserrichtung 140 GPa, Dichte 1,6 g/cm³) und Stahl (Elastizitätsmodul 210 GPa, Dichte 7,9 g/cm³)?