Sensitivitätsanalyse des Vorspannkraftverlustes von einschnittigen Schraubenverbindungen für kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe

Die Schraubenverbindung stellt derzeit die am weitesten verbreitete Verbindung hochbelasteter, dickwandiger CFK-Laminate dar. Obwohl diese weitflächig eingesetzt werden, ist die modellhafte Abbildung des mechanischen Verhaltens noch nicht ausreichend möglich. Eine der offenen Fragen betrifft die Auslegung der Verbindungspartner, mit dem Ziel, den Verlust der Vorspannung möglichst gering zu halten. An dieser Stelle setzt diese Arbeit an. Ziel dieser Arbeit ist die Identifikation der wesentlichen, vom Konstrukteur beeinflussbaren Parameter zur gezielten Reduktion des Vorspannkraftverlustes. Die Methodik dieser Arbeit besteht in der Kombination zweier Methoden, nämlich der Verwendung numerischer Modelle mithilfe der Finite-Elemente-Methode einerseits und der Sensitivitätsanalyse andererseits. Unter Sensitivitätsanalyse wird hier der Oberbegriff für Methoden zur statistischen Planung und Auswertung von Computerexperimenten verstanden. Numerische Modelle kommen zum Einsatz, da eine experimentelle Untersuchung des Sachverhaltes so komplex ist, dass er nur unter hohen Kosten möglich ist. Die Versuchsplanung und Versuchsauswertung erfolgte mit Hilfe der Elementareffektmethode nach MORRIS. Die MORRIS-Methode erlaubt eine klare Einordnung und Bildung einer Rangfolge im Hinblick auf die Erzielung eines geringen Vorspannkraftverlustes. Basierend auf den Ergebnissen werden erste konstruktive Empfehlungen abgeleitet, die eine Schraubenverbindung mit geringem Vorspannkraftverlust begünstigen.