Analyse der Lastübertragung an Bolzenverbindungen zwischen Laminaten beliebigen Layups

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Das beantragte Forschungsvorhaben soll sich der elastizitätstheoretischen Analyse der Beanspruchungssituation an Bolzenverbindungen zwischen Laminaten endlicher Geometrie widmen. Solche Bolzenverbindungen sind von erheblicher technischer Relevanz, insbesondere wenn eine ausschließliche Klebeverbindung nicht in Frage kommt. Die Beurteilung einer Bolzenverbindung gestaltet sich schon im Fall isotroper Scheibenelemente als sehr anspruchsvoll, erst recht bei der Berücksichtigung von Laminaten beliebigen Lagenaufbaus.In dem beabsichtigten Vorhaben sollen zur Ermittlung geschlossen-analytischer Näherungslösungen verschiedene Wege beschritten werden. Zunächst soll auf der Basis numerischer Analysen über die Methode der finiten Elemente versucht werden, durch geeignete globale Verschiebungs- und/oder Spannungsansätze mittels entsprechender Energieprinzipien zu möglichst genauen Näherungsbeschreibungen für die Situation um die Bolzenfügung zu kommen. Als eine Alternative sollen gebietsweise Näherungsbeschreibungen, die in der Art einer Shear-Lag-Analyse zusammenwirken, erfolgen. Als weitere Möglichkeit soll die Methode komplexer Potenziale in einer entsprechend allgemeinen Formulierung für Laminate beliebigen Layups eingesetzt werden. Dabei werden geeignete Reihendarstellungen, deren freie Koeffizienten aus den gegebenen Randbedingungen zu identifizieren sind, angesetzt.Zur Beurteilung und Bewertung dieser Analysemethoden sollen sehr detaillierte Finite-Elemente-Analysen herangezogen werden. Bei den zu erarbeitenden Näherungslösungen ist eine sehr viel höhere Effektivität zu erwarten, was für Vorauslegungen, Sensitivitätsanalysen und das Auffinden bestmöglicher Bolzenverbindungen auf dem Wege der mathematischen Strukturoptimierung von erheblicher Relevanz ist.