Ist die primäre Aufgabe einer Blattfeder im Fahrzeug nicht mehr ausschließlich die vertikale Federung, sondern übernimmt sie zusätzlich Führungsfunktionen, so bezeichnet man sie als Federlenker. Aus dem quasi ebenen Spannungszustand der Blattfeder wird beim Federlenker eine komplexe räumliche Beanspruchung. Dem Ingenieur stehen bislang die zur Umsetzung einer möglichst spannungsoptimalen Lösung notwendigen Dimensionierungs- und Optimierungshinweise nicht zur Verfügung. Allgemein bekannt sind lediglich analytische Berechnungsverfahren nach Elementarer Biege- (EBT) und Torsionstheorie (ETT). Für die besonderen Belastungen des Federlenkers sind jedoch die Einflüsse von Wölbkrafttorsion und Wölbungsbehinderung bei Querkraftbiegung mit zu berücksichtigen. Im Beitrag wird eine analytische Spannungsberechnung vorgestellt, die ausschließlich mittels FE-Berechnung und Experiment validiert wird. Im Beitrag wird auf die Spannungsanalyse (Normalspannung, Schubspannung, Dehnungsmessung) näher eingegangen. Mit Hilfe der analytischen Berechnungsgleichungen und dem hieraus gewachsenen Verständnis konnten zahlreiche Konstruktionshinweise erarbeitet werden, mit deren Hilfe sich die versagenskritischen Spannungen reduzieren lassen. Als interessanteste Verbesserungsmaßnahme wird die Reduktion der Spannungen durch einen nichtprismatischen Querschnittsverlauf über der Lenkerlänge mit angepasster Faserorientierung dargestellt. Als Anwendungsbeispiele werden ein GFK-Federlenker für Hochgeschwindigkeitszüge sowie die Konstruktion eines GFK-Schwingstuhls gezeigt.
Spannungsanalyse von hoch biegebeanspruchten FKV-Federlenkern zur Entwicklung konstruktiver Verbesserungen
2005
27 Seiten, 36 Bilder, 1 Tabelle, 14 Quellen
Conference paper
German
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