Reibschlüssige Schraubverbindungen weisen gegenüber den in Hochleistungsfaserverbundstrukturen meist verwendeten formschlüssigen Bolzen- und Nietverbindungen den nicht unerheblichen Vorteil des Toleranzausgleichs zwischen den zu verbindenden Strukturteilen auf. Damit entfallen in der Endmontage spanende Bearbeitungsvorgänge, wodurch Kosten eingespart werden können. Nachteil dieser Verbindungen ist, dass die Schraubenvorspannung senkrecht zur Laminatebene wirkt und damit die Gefahr besteht, dass diese Vorspannung im Lauf der Betriebszeit abnimmt und die Verbindung ihre Aufgabe nicht mehr erfüllen kann. Das Ziel ist daher die Ermittlung der Tragfähigkeit von reibschlüssigen Schraubenverbindungen mit Fügeteilen aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) unter statischer Belastung und des Verhaltens unter zug-schwellender Belastung. Als Grundlagen der reibschlüssigen Lastübertragung werden Vorspannkraftverluste durch Setzen und Kriechen in CFK-Schraubenverbindungen und der Haftreibungskoeffizient zwischen CFK/CFK, CFK/Aluminium und CFK/Stahl ermittelt. Im Rahmen von Vorspannkraftmessungen wird der Einfluss des Platten- bzw. Matrixwerkstoffes, der Temperatur, des Lagenaufbaus, der Montagevorspannkraft, der Anzahl der inneren CFK/CFK-Trennfugen und einer Warm-Montage auf den Vorspannkraftverlust analysiert. Zur Vorhersage des Vorspannkraftverlustes durch Kriechen wird ein eindimensionales analytisches Modell basierend auf der linearen Thermoviskoelastizität vorgestellt und mit der Finite-Elemente-Methode verifiziert. Die reibschlüssige Lastübertragung wird grundlegend anhand von doppelschnittigen M8 Schraubenverbindungen mit CFK/CFK-, CFK/Stahl- und CFK/Aluminium-Paarungen numerisch, analytisch und experimentell untersucht. Die Analysen ergeben, dass unter Zugbelastung eine Vorspannkraftänderung durch Querkontraktionseffekte und lokales Gleiten der Fügeteile entsteht, diese jedoch die maximal übertragbare Kraft nur in geringem Maße beeinflusst. Aus statischen Zugversuchen wird eine starke Abhängigkeit der maximal übertragbaren Kraft von der Reibungsbedingung zwischen den CFK-Fügeteilen festgestellt. Zug-schwellende Prüfungen mit einer Maximalkraft von 90% der statischen Maximalkraft zeigen, dass ein temperaturabhängiger Vorspannkraftverlust nicht zu einem Durchrutschen der Fügeteile führt und der Reibschluss dauerhaft erhalten bleibt. Die Ergebnisse werden durch die numerische und experimentelle Untersuchung der reibschlüssigen Lastübertragung eines realitätsnahen Lasteinleitungsszenarios (einschnittige Mehrschraubenverbindung) bestätigt. Es zeigt sich, dass reibschlüssige Schraubenverbindungen mit polymeren Faserverbund-Fügeteilen prinzipiell für strukturelle Anwendungen geeignet sind. Bei dünnen Fügeteilen und hohen Montagevorspannkräften können sogar höhere Tragfähigkeiten als mit formschlüssigen Bolzen- oder Nietverbindungen erreicht werden.    «

Reibschlüssige Schraubverbindungen weisen gegenüber den in Hochleistungsfaserverbundstrukturen meist verwendeten formschlüssigen Bolzen- und Nietverbindungen den nicht unerheblichen Vorteil des Toleranzausgleichs zwischen den zu verbindenden Strukturteilen auf. Damit entfallen in der Endmontage spanende Bearbeitungsvorgänge, wodurch Kosten eingespart werden können. Nachteil dieser Verbindungen ist, dass die Schraubenvorspannung senkrecht zur Laminatebene wirkt und damit die Gefahr besteht, dass...    »