Festigkeitsanalyse am Rahmen eines CFK-Rollers (Kick-Bike)

Der Einsatz von Composite-Strukturen gehört in vielen Bereichen längst zum Stand der Technik. Aufgrund verschiedener Faktoren trifft dies allerdings für Zweiräder fast gar nicht zu. Im Rahmen einer Modellstudie wurden deshalb für die Analyse der Festigkeitseigenschaften des Rahmens eines CFK-Rollers (Kick-Bike) verschiedene Prüfstände aufgebaut, um aus den Ergebnissen Optimierungspotentiale der Composite-Struktur abzuleiten.
Dabei wurde der Rahmen in seinen Hauptrichtungen belastet, wobei die Dehnungen und Verformungen mit verschiedenen Methoden gemessen wurden. Zunächst wurden optisch (mit einem GOM Aramis System) an mehreren Stellen des Rahmens flächige Messungen durchgeführt, um Hotspots der Dehnungen bzw. Spannungen im Bauteil bestimmen zu können. An diesen Hotspots wurden daraufhin Dehnungsmesstreifen appliziert, um beim anschließenden Bruchtest sowie Feldtest mit dem Roller die Daten an den am höchsten belasteten Stellen aufzunehmen. Der Bruchtest des Rollerrahmens wurde im IKAM Technikum in Barleben auf einem hydraulischen Stempelprüfstand durchgeführt. Da die Dehnungen mittels Dehnungsmessstreifen und optisch mit dem GOM Aramis aufgenommen wurden, konnten Messfehler durch die Datenredundanz ausgeschlossen und die Gesamtqualität der Messung gesteigert werden. Die so ermittelten Dehnungen können als Grenzwerte für den Feldeinsatz herangezogen werden. Ein weiterer Roller wurde mit Dehnungsmesstreifen und einem Datenlogger ausgerüstet, sodass die im Einsatz auftretenden Dehnungen in der Struktur gemessen werden können.
Damit ist die Bestimmung des Auslastungsgrads und die Identifikation überdimensionierter Bereiche möglich. Abschließend kann mit den Ergebnissen der experimentellen Studie eine mulitkriterielle Optimierung der Struktur durchgeführt werden.