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5. PLASTIFIZIERUNGDERMATRIX 141
Abbildung 5.46:Geometrieabhängige Beschreibung der elektromagnetischen Feldstärkemit derBiot
& Savart Gleichung.
Zentrum des Induktors treffen sich jeweils ein Faserroving aus der 0°- und 90°- Richtung. Entlang
dieserRovings sindniedrigereTemperaturen radial zum Induktor-Mittelpunkt zubeobachten. In den
45°-Richtungen können jeweils in allen vier Quadranten die Temperaturspitzen beobachtet werden.
Hier liegt jeweils eine Überlagerung der Rovings vor und führt zur Erhöhung der vorliegenden An-
zahl anFaserkreuzungspunkten.AusdemVergleich inAbbildung 5.47wirddieseAnnahmebestätigt,
da aus der Flussdichteberechnung in Umfangsrichtung eine nahezu homogene Flussdichteverteilung
vorliegt, in derTemperaturmessung jedoch deutlicheUnterschiede vorliegen.
5.3.2 Verwendetes Lösungsverfahren
Diemathematisch-physikalische Beschreibung der Flussdichte ist die Basis für die Optimierungsme-
thode. Im nächsten Schritt wird ein Lösungsverfahren benötigt, um die Parameteroptimierung zur
Plastifizierungdurchführen zukönnen.Hierfürwirddas InterpolationsverfahrendurchdieRadial Ba-
sis Funktion (RBF) verwendet. Als Optimierungsgröße wird Pf in Abhängigkeit von ϕ verwendet.
Hierbei erfolgt dieOptimierungmittels eines normiertenWertes zwischen 0 und 1.Wobei derWert 1
als dasmaximaleOptimumzuwerten ist.
Pf(w) = Nx∑
j=1 cj ·ϕ(‖w−wj‖),x∈ [0,1]Np ;Pf(w)∈ [0,1] (5.5)
Mit:
r=‖‖w−wj‖‖;ϕ∈ [0,∞[ (5.6)
x beschreibt die Position im Betrachtungvolumen der Optimierung. c[j] beschreibt den konstanten
Vektor, der die physikalische Beschreibung repräsentiert. Dieser wird wie folgt hergeleitet. Grundla-
ge für die Herleitung des Vektors c ist die Leistungsgleichung in Gleichung 5.7, abgeleitet aus der
Energiegleichung 2.20:
PW = (2pifµrBIA)2
RW (5.7)
Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen
Inhaltsverzeichnis
- Abkürzungen XIV
- Symbolverzeichnis XVI
- 1 Einleitung 1
- 2 Stand derTechnik 11
- 2.1 ThermoplastischeKunststoffe 11
- 2.1.1 Grundlagen undEinteilung derKunststoffe 11
- 2.1.2 Werkstoffeigenschaften vonThermoplasten 12
- 2.1.3 FaserverstärkteThermoplaste 16
- 2.1.4 Herstellverfahren vonHalbzeugen undBauteilenmit thermoplastischerMatrix 21
- 2.1.5 Konsolidierung vonThermoplasten 22
- 2.1.6 Betrachtung des Schmelzschweißprozesses bei Thermoplasten 23
- 2.1.7 Prüfmethoden 23
- 2.1.8 Ermüdungsverhalten 29
- 2.1.9 ThermischeKunststoffkennwerte 31
- 2.1.10 BildgebendeAnalyseverfahren 32
- 2.1.11 Schadensanalyse 33
- 2.2 Grundlagen der induktivenErwärmung 33
- 2.3 Erwärmung carbonfaserverstärkterKunststoffe 44
- 2.4 Schweißbarkeit 48
- 2.5 Modelle zurmathematischenBeschreibung 51
- 2.1 ThermoplastischeKunststoffe 11
- 3 Aufgabenstellung 53
- 4 Systemtechnik undVersuchsaufbau 55
- 5 Plastifizierung derMatrix 97
- 6 Rekonsolidierung und Schweißnahteigenschaften 151
- 7 FertigungstechnischeUmsetzung 171
- 8 Zusammenfassung 177
- Literaturverzeichnis 178
- Abbildungsverzeichnis 189
- Tabellenverzeichnis 197
- A Zeichnungen, Tabellen undErklärungen 199
- A.1 Werkstoffeigenschaften undDatenblätter 199
- A.2 Numerische Lösungsverfahren 213
- A.3 Datenblätter und Spezifikation derAnlagentechnik 215
- A.4 Berechnungen zu den Strömungszuständen in derKonsolidierungsrolle 224
- A.5 Komponenten undProgrammumgebung derVersuchs-anlage 231
- A.6 Optimierungsmethode 234
- A.7 Festigkeitsuntersuchung 245
- A.8 Prozessfenster 246
- A.9 Prozessfähigkeitsuntersuchung 247
- B Veröffentlichungen 249