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5.5.3 Laminate, Laminateigenschaften
Die Elastizitäts- und Schubmodule sowie die Querkontraktionszahlen sind hauptsächlich von
demLaminataufbau, d. h. von Faserart, Fasergehalt undOrientierung der Fasern abhängig. Für
die Berechnung dieser Werte gibt es unterschiedliche Ansätze wie die sogenannte „Mischungs-
regel“, die „Chamis-“ oder die „modifizierte Puck-Regel“. Die Puck-Regel liefert die am besten
mit Versuchen übereinstimmenden Werte.
Für eine einzelne UD-Schicht (unidirektional, alle Fasern haben die gleiche Richtung) lauten
die Beziehungen nach Puck:
E
1
=
E
F1
·
'
+
E
M
·
(1
°
'
)
(5.41a)
·
(1
+
0,85
·
'
2
)
1,85
·
'
·
E
§
§
M
E
E
2
=
(5.41b)
+
(1
°
'
)
1,25
M
/
E
F2
'
0,5
)
G
M
·
(1
+
0,6
·
G
12
=
G
21
=
(5.41c)
+
(1
°
'
)
1,25
1,6
·
'
·
G
M
/
G
F
E
M
(1
°
∫
2
M
)
§
M
mit
E
=
(5.41d)
mit:
E
1
= E-Modul des Laminats in Richtung der Fasern;
E
2
= E-Modul quer dazu;
G
12
= Schub-
modul des Laminats;
'
= Faservolumengehalt,
E
F1
= E-Modul der Fasern in Faserlängsrich-
tung;
E
F2
= E-Modul der Faser quer dazu;
G
F
= Schubmodul der Fasern;
E
M
= E-Modul der
Matrix (isotrop);
G
M
= Schubmodul der Matrix;
∫
M
= Querkontraktionszahl der Matrix
Bild 5.20
Elastizitätsgrößen einer GFK-UD-Schicht in Abhängigkeit vom Volumenanteil
Für die mechanischen Daten des Laminats sind, wie man aus den Gl. (5.41) entnehmen kann,
die E-Module der Fasern, der Faservolumengehalt im Laminat und die Orientierungen der Fa-
sern entscheidend. Der Faservolumenanteil reicht von ca. 15% bei der Verwendung von Mat-
