Klebverbindungen-Lösungen

Aufgabe:

Berechnungsaufgabe 1: Bei einem Zugversuch an einem Prüfstab (siehe Grafik) ergibt sich eine Bruchlast Fm=5200N. Wie groß ist die Bindefestigkeit τKB des verwendeten Reaktionsklebstoffes ?

Hinweis:

Gefragt ist nach der Bindefestigkeit, welche das Verhältnis der Bruchlast zur Klebfugenfläche bei zügiger Belastung ist. siehe auch RM 5.1.3.1

Lösung:

geg: b=20mm, l_ü=10mm, F_m=5200N
ges: τ_KB, (ggf. A_Kl)

Rechnung:

(RM FS 4-1)





Antwort: Die Bindefestigkeit beträgt 26 N/mm²

Hinweis: Alternativ kann man über die Fläche A_Kl die Bindefestigkeit berechnen.

A_Kl=l_ü*b

A_Kl= 200mm²

Aufgabe:

Berechnungsaufgabe 2: Bei einem Schälversuch an dem Prüfkörper war zum Einreißen der Klebverbindung eine Kraft F1=450N und zum fortlaufenden Schälen die Kraft F2=180N erforderlich. Zu ermitteln sind: a: die absolute Schälfestigkeit σ_abs b: die relative Schälfestigkeit σ_rel

Hinweis:

Gefragt ist nach der Schälfestigkeit. Der Widerstand in N je mm Klebfugenbreite gegen Schälbeanspruchung.
RM 5.1.3-1 Stichwort Schälfestigkeit / absolute -> anreißen, relative -> fortlaufendes Schälen

Lösung:

geg: F₁ = 450N , F₂ = 180N

ges: a) σ_abs b) σ_rel

Rechnung:

a)

(RM FS 4-3) F ist in diesem Fall F₁

b)

(RM FS 4-3) F ist in diesem Fall F₂

Antwort: Die absolute Schälfestigkeit beträgt 15 N/mm und die relative 6 N/mm.

Aufgabe:

Berechnungsaufgabe 3: Das Ende eines Wasserrohres aus Polyvinylchlorid (PVC) mit Aussendurchmesser da=63mm und einer Wandstärke von t=3mm wird mit einer Kappe verschlossen, welche aufgeklebt werden soll. Es ist zu ermitteln ob die Klebverbindung bei einem maximalen Wasserdruck von p=4 bar sicher hält, wenn die Bindefestigkeit des Klebers bei 20mm Überlappungslänge τ_KB= 8 N/mm2 beträgt. Standard Sicherheit 1,5-2,5.

Hinweis:

Nachweisen S_vorh ≥ S_üblich ≈ 1,5 … 2,5
Sicherheitshalber wird mit dem Außendurchmesser des Rohres gerechnet, bei Ermittlung der auf den Deckel wirkenden Betriebskraft.

Lösung:
geg: d_a=63mm, τ__KB= 8 N/mm2, p=4 bar, l_ü=20mm, t=3mm, S₁=2,5
ges: Vorhandene Sicherheit S₂

Rechnung:

Berechnung der maximalen Kräfte am Deckel:

(Europa S. 42)

A_D (Fläche des Deckels) ist eine Unbekannte daher erst diesen Wert berechnen. (Europa S. 27)

Nun kann man die maximal Kraft berechnen:

( 1 bar = 10 N/cm² = 0,1 N/mm²)

Der Deckel wird mit 1,25 kN maximal belastet.

Kraftaufnahmefähigkeit der Klebverbindung berechnen:

(RM FS 4-1)

Hier haben wir wieder eine unbekannte dier zuerst berechnet werden muss: A_Kl

(Europa S. 29)

Jetzt kann man die Kraftaufnahmefähigkeit berechnen:

Die Klebverbindung kann eine Kraft von 31,6 kN aufnehmen.

Nun die Berechnung der vorhandenen Sicherheit:

(RM FS 4-5)

Wir wissen ja das A_Kl * t_Kb = F_m(RM FS 4-1) somit ersetzen wir es in der Formel durch F_m.

Antwort: Die Verbindung ist ausreichenden dimensioniert, da die vorhandene Sicherheit 25 beträgt und damit deutlich über der geforderten Sicherheit von ca. 2 liegt.

--Jens 19:56, 11. Okt. 2008 (CEST)