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Multiskalenanalyse gitterartiger Textilstrukturen für textilbewehrten Beton
Die Modellierung von textilen Bewehrungsstrukturen ist für die Abbildung des Prozesses der Bauteilherstellung, insbesondere bei Umformvorgängen, notwendig, um eine Aussage über die Lage der Verstärkungsrovings im fertigen Bauteil treffen zu können. Hierzu ist sowohl die Kenntnis über die Geometrie des Textils in Abhängigkeit von den Parametern des Herstellungsprozesses notwendig, als auch das Wissen über das mechanische Verhalten bei unterschiedlichen Lastfällen. Diese Arbeit leistet hierzu durch Schaffung der experimentellen Grundlagen, Aufstellung eines Prüfplans und Entwicklung eines Modellansatzes einen wesentlichen Beitrag. Die Ermittlung von Eingangsgrößen für eine Simulation ist in umfangreichem Maße sowohl in Form einer Geometriebeschreibung als auch durch experimentelle Untersuchungen erfolgt. Eine Verformungssimulation in der Mikroebene wird für nicht sinnvoll gehalten. Deshalb sind in diesem Bereich keine weiterführenden Arbeiten notwendig. Die neuen Anwendungsfelder zeigen die Notwendigkeit der Ermittlung von Kenngrößen, die in der Textilindustrie bisher nicht von Interesse waren. Im Rahmen dieser Arbeit wurden deshalb neue Prüfverfahren entwickelt oder bestehende Verfahren den neuen Gegebenheiten der offenmaschigen Textilstrukturen angepasst. Zu den Prüfparametern zählen insbesondere die Vorspannkraft, die Prüflänge und die Prüfgeschwindigkeit, aber auch weitere Randbedingungen wie Wahl der Probengeometrie, Einsatz einer externen Dehnungserfassung oder Wahl der Umlenkkörper. Das Aufbringen einer Drehung im Zugversuch am Roving führt beispielsweise zu einer Erhöhung der Festigkeit von bis zu 70 %. Eine Verdopplung der Garnfeinheit führt zu einer Erhöhung der Biegesteifigkeit um ca. 300 %. Ein Wechsel der Bindungsart von Trikot geschlossen zu Franse führt zu einer Reduktion der Schersteifig keit um ca. 70 %. Für die verschiedenen Ebenen wurden die relevanten Kenngrößen zusammengestellt sowie Ergebnisbereiche aufgezeigt. Es wurden nur trockene Textilstrukturen betrachtet, da das Ziel die Entwicklung eines Modells für eine Verformungssimulation war und getränkte Strukturen eine deutlich geringere Verformbarkeit aufweisen. In der Mikroebene sind diese Kennwerte die Faserfeinheit, die Faserdichte, die Faserdicke sowie das KD-Verhalten der Faser. Die relevanten Kenngrößen in der Mesoebene sind die Garnfeinheit, der Kompressionsverlauf, der Reibungskoeffizient und das KD-Verhalten des Garns. Für die Makroebene, die Ebene des Textils, sind die Bestimmung des Flächengewichts, der Dicke, des KD-, Biege- und Seher-Verhaltens des Textils, der Drapierfähigkeit sowie die Auszugsfestigkeit relevant. Zusätzlich muss bei Einsatz von Distanzhaltern die Drucksteifigkeit dieser ermittelt werden. Zur Untersuchung des Deformationsverhaltens aufgrund unterschiedlicher Belastungsfälle wurden Ersatzmodelle für das Textil in der Makroebene entwickelt, die in einem Modell zusammengeführt wurden. Eine erste Nutzung des Modells in ANSYS hat aufgrund von Konvergenzproblemen gezeigt, dass die Verwendung eines Finite-Elemente-Programms mit einem expliziten Code sinnvoller ist.
Multiskalenanalyse gitterartiger Textilstrukturen für textilbewehrten Beton
Die Modellierung von textilen Bewehrungsstrukturen ist für die Abbildung des Prozesses der Bauteilherstellung, insbesondere bei Umformvorgängen, notwendig, um eine Aussage über die Lage der Verstärkungsrovings im fertigen Bauteil treffen zu können. Hierzu ist sowohl die Kenntnis über die Geometrie des Textils in Abhängigkeit von den Parametern des Herstellungsprozesses notwendig, als auch das Wissen über das mechanische Verhalten bei unterschiedlichen Lastfällen. Diese Arbeit leistet hierzu durch Schaffung der experimentellen Grundlagen, Aufstellung eines Prüfplans und Entwicklung eines Modellansatzes einen wesentlichen Beitrag. Die Ermittlung von Eingangsgrößen für eine Simulation ist in umfangreichem Maße sowohl in Form einer Geometriebeschreibung als auch durch experimentelle Untersuchungen erfolgt. Eine Verformungssimulation in der Mikroebene wird für nicht sinnvoll gehalten. Deshalb sind in diesem Bereich keine weiterführenden Arbeiten notwendig. Die neuen Anwendungsfelder zeigen die Notwendigkeit der Ermittlung von Kenngrößen, die in der Textilindustrie bisher nicht von Interesse waren. Im Rahmen dieser Arbeit wurden deshalb neue Prüfverfahren entwickelt oder bestehende Verfahren den neuen Gegebenheiten der offenmaschigen Textilstrukturen angepasst. Zu den Prüfparametern zählen insbesondere die Vorspannkraft, die Prüflänge und die Prüfgeschwindigkeit, aber auch weitere Randbedingungen wie Wahl der Probengeometrie, Einsatz einer externen Dehnungserfassung oder Wahl der Umlenkkörper. Das Aufbringen einer Drehung im Zugversuch am Roving führt beispielsweise zu einer Erhöhung der Festigkeit von bis zu 70 %. Eine Verdopplung der Garnfeinheit führt zu einer Erhöhung der Biegesteifigkeit um ca. 300 %. Ein Wechsel der Bindungsart von Trikot geschlossen zu Franse führt zu einer Reduktion der Schersteifig keit um ca. 70 %. Für die verschiedenen Ebenen wurden die relevanten Kenngrößen zusammengestellt sowie Ergebnisbereiche aufgezeigt. Es wurden nur trockene Textilstrukturen betrachtet, da das Ziel die Entwicklung eines Modells für eine Verformungssimulation war und getränkte Strukturen eine deutlich geringere Verformbarkeit aufweisen. In der Mikroebene sind diese Kennwerte die Faserfeinheit, die Faserdichte, die Faserdicke sowie das KD-Verhalten der Faser. Die relevanten Kenngrößen in der Mesoebene sind die Garnfeinheit, der Kompressionsverlauf, der Reibungskoeffizient und das KD-Verhalten des Garns. Für die Makroebene, die Ebene des Textils, sind die Bestimmung des Flächengewichts, der Dicke, des KD-, Biege- und Seher-Verhaltens des Textils, der Drapierfähigkeit sowie die Auszugsfestigkeit relevant. Zusätzlich muss bei Einsatz von Distanzhaltern die Drucksteifigkeit dieser ermittelt werden. Zur Untersuchung des Deformationsverhaltens aufgrund unterschiedlicher Belastungsfälle wurden Ersatzmodelle für das Textil in der Makroebene entwickelt, die in einem Modell zusammengeführt wurden. Eine erste Nutzung des Modells in ANSYS hat aufgrund von Konvergenzproblemen gezeigt, dass die Verwendung eines Finite-Elemente-Programms mit einem expliziten Code sinnvoller ist.
Multiskalenanalyse gitterartiger Textilstrukturen für textilbewehrten Beton
Eckers, Vera (author)
Textiltechnik/Textile Technology ; 1-230
2011
230 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Theses
German
Garn- und Textilstrukturen für textilbewehrten Beton
Tema Archive | 2003
|Neuartige Garn- und 3D-Textilstrukturen für textilbewehrten Beton
Tema Archive | 2004
|Untersuchungen zum textilbewehrten Beton
IuD Bahn | 2002
|Untersuchungen zum textilbewehrten Beton
Online Contents | 2002