Materiaalcombinaties bij het aanbrengen van versterkingen
Ik heb het al vaak geroepen, ik ga het nog een keer doen.
Kool en glas hebben een zeer aanzienlijk verschil in elasticiteit. Glas rekt wel 10-20 keer meer dan kool. Samen verwerkt in een constructie zorgt dat ervoor dat de kool strengen 99% van alle krachten opnemen.
Stel je hebt stukje elastiek waar iets aan opgehangen moet worden. Het elastiek kan 1 kg hebben. Het op te hangen ding weegt 1 kg. Kan goed gaan, kan net fout gaan.
Ding eraf (elastiek onbelast) touwtje erbij. Touwtje kan 900 gr hebben. Samen 1,9 kg. Dat lijkt in orde.
FOUT!!
Je hangt je 'ding' op aan de combinatie. Touwtje rekt 5 mm uit voordat het maximaal is belast. Elastiek trekt bij 5 mm uitrekken nog naar met 25 gram. Kortom: het touwtje wordt met 975 gram belast en breekt dus.
Dan valt het 'ding' naar beneden, want de trekkracht van het elastiekje is op dat moment nog maar 25 gram. Tegen de tijd dat het elastiekje tot een trekkracht van 1 kg is uitgerekt, heeft het 'ding' snelheid die moet ook weggewerkt worde maar dat kost kracht, dus moet er meer dan 1 kg opgebracht worden, dus breekt het elastiekje ook!
Een nder aspect. Een ruimtelijk object (romp) dat aan krachten onderhevig is leidt die krachten door het object heen. Als het goed ontworpen en gebouwd is worden die krachten gelijkelijk verdeeld over/door het object heen. Bij een kracht van 1 kg zou je 1000 krachtlijnen door het object kunnen tekenen/denken die elk voor 1 gram staan, en lopen die krachtlijnen mooi verdeeld door je object heen. Maar bij hoeken (naar binnen toe/versmallingen) gebeurt iets bijzonders. Om de hoek heen komen de krachlijnen dichter bij elkaar te liggen. Daar wordt de constructie dus zwaarder belast. Daarom breekt een vleugel ook vaak bij het begin van het rolroer vanuit die hoek. Over het stuk zonder rolroer lopen de krachtlijnen bv. 5 mm uit elkaar, na het begin van het rolroer 4 mm. Maar bij de hoek aan de scharnierkant/wortel van het rolroer lopen de krachtlijnen even op 2 mm van elkaar. DAAR begint het breken. Daarom kun je een papieren zak van de AH wel met de hand scheuren, maar als je hem mooi gelijkmatig belast, kun jer een ook een auto van 800 kg aan ophangen (echt waar, ooit gedemonsteerd op TV). Aan het eind van die scheur, daar zit een enorme krachtlijnconcentratie.
Nu terug naar je romp met kooldraadje. Die heeft een klap gehad en konform het verhaal met elastiek en touwtje is het kool-draadje gebroken. daar zit dus (inwendig) een scheur! Het stuk van het kooldraadje dat nog niet is gebroken verzamelt ahw. eerst de krachtlijnen (vanwege de lagere elasticiteit). Vervolgens kunnen die niet doorlopen, want het kooldraadje is gebroken. Ze worden nu om de hoeken van het scheurtje heen geleid door het glas. Die krijgt lokaal te veel krachtlijnen te verwerken, gaat scheuren, de krachtlijnen worden verlegd er komen meer krachtlijnen bij ....
Ik hoop dat het breekproces helder is gemaakt.
Wat kun je hier uit concluderen?
- Als je een construktie maakt die uit verschillende materialen is samengesteld, moet het minst elastische materiaal zo gedimensioneerd worden dat die alle krachten kan opvangen (incl. een stuk reserve). Als je hout en glas combineert moet het glas op zichzel voldoende sterk zijn voor alle optredende krachten, als je glas en kool combineert moet het kool alles aankunnen.
- Kies je materiaal op basis van gewenste stijfheid en optredende krachten.
Een 5m acro zwever van 15 kg: kool, een 4 m schaal thermiekkist: glas, een Spirit: hout.
Torsie op een vleugel bestrijdt je goed met diagonale vezels. Maar de torsiekrachten zijn veel kleiner dan bv. buigkrachten. Dus vaak kom je met glasvezels nog wel uit. Tenzij je >300 km/uur wilt kunnnen vliegen...
- Denk je dat lokaal versterking nodig is, breng die dan aan met de zelfde materiaalsoort. Glasvezelstrengen rond de cockpitkap-opening in een glasromp, extra glas bij de vleugelbevestiging op een glasromp. Maar kool indien de romp van kool is.
Ik hoop voldoende overtuigend te zijn geweest.
Dirk.
.
) en kijk waar het zwaartepunt nu ligt.
. Maar wat is de rode waarde bij CG en de gegeven 16%?
.
