Design and test of advanced fibre-reinforced transmission shafts

• Autorzy: Hufenbach W. , Gude M. , Czulak A.

Warianty tytułu

PL

Konstruowanie i badanie zaawansowanych wałów transmisyjnych wzmocnionych włóknami

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The high specific stiffness and strength of composite materials with ultra-high modulus (UHM) carbon fibers as well as the possibility of creating a load-adapted property profile are ideally suited for the design of advanced transmission shafts for mobile applications. For a reliable development of such safety relevant components, material properties under static and dynamic loading conditions as well as adapted manufacture processes, which ensure a reproduceable quality, are required. Therefore, extensive fracture tests were carried out under multi-axial loading in order to determine the static and dynamic strength behaviour of UHM-carbon fiber reinforced polymers. Additionally, an advanced construction concept for fibre--reinforced transmission shafts in combination with an adapted winding process was developed, which enables the integral manufacture of advanced lightweight transmission shafts.

PL

Wysoka sztywność i wytrzymałość materiałów kompozytowych z włókien węglowych UHM umożliwia konstruowanie bardzo lekkich wałów napędowych np. dla przemysłu lotniczego. Zaawansowana konstrukcja takich anizotropowych elementów wymaga znajomości właściwości materiałowych przy obciążeniach statycznych i dynamicznych, a także wybrania procesu produkcyjnego, zapewniającego odpowiednią jakość. W celu określenia wytrzymałości polimerów wzmocnionych włóknami węglowymi UHM przeprowadzono w ILK weryfikację przy złożonym stanie obciążeń. Dodatkowo opracowano zaawansowaną koncepcję konstrukcji wałów transmisyjnych wzmocnionych włóknami węglowymi przy uwzględnieniu procesu nawijania, umożliwiającego produkcję nowoczesnych lekkich wałów transmisyjnych ze zintegrowanymi częściami wprowadzającymi moment skręcający.

Słowa kluczowe

EN

transmission shaft; ultra-high modulus; dynamic load; Woehler-line; integral construction

PL

wał transmisyjny; UHM-moduł; obciążenie dynamiczne; zintegrowane konstruowanie; linia Woehlera

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 4, nr 10
• Strony: 189--193
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Hufenbach W.

• Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK), Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, Germany

autor

Gude M.

• Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK), Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, Germany

autor

Czulak A.

• Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK), Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, Germany

Bibliografia

• [1] Hufenbach W., Kroll L., Lustig V., Gude M., Experimentelle Verifizierung neuer Festigkeitshypothesen für faserverstärkte Verbundwerkstoffe, Proceedings of XX Internationale Konferenz Verstärkte Kunststoffe ’99, Karlsbad, Tschechische Republik 1999, 77-84.
• [2] Hufenbach W., Kroll L., Lustig V., Gude M., Versagensverhalten gewickelter Faserverbundstrukturen bei mehrachsiger Beanspruchung, Tagungsband zur Technomer ’99, Chemnitz 1999, Bd. 1, A11, 1-9.
• [3] Hufenbach, W., Gude, M., Lustig, V., Experimental failure analysis of composites with ultra high modulus carbon fibre reinforcement for static and dynamic loading, International Conference on Composite Materials (ICCM-14), San Diego 2003 (on CD-ROM).
• [4] Koch I., Festigkeitsuntersuchungen an kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen unter Berücksichtigung von schwingenden Belastungen, Internal report, TU Dresden 2003.
• [5] Perreux D., Joseph E., The effect of frequency on the fatigue performance of filament-wound pipes under biaxial loading: experimental results and damage model, Composite Science and Technology 1997, 57, 353-364.
• [6] Ellyin F., Martens M., Biaxial fatigue behavior of a multidirectional filament-wound glass-fiber/epoxy pipe, Composite Science and Technology 2001, 61, 491-502.
• [7] Langkamp A., Bruchmodebezogene Versagensmodelle von faser- und textilverstärten Verbundwerkstoffen mit polymeren, keramischen sowie metallischen Matrices, Dissertation, TU Dresden 2002.