Aktive Funktionsbauweisen: Eine Einführung in Die Struktronik

ISBN-13: 9783642637155 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 185 str.

W. J. Elspass; Manfred Flemming

Opis

Das Buch stellt, basierend auf den aktiven Faserverbund-Funktionsbauweisen, die Technologie der aktiven Strukturen vor. Es werden sowohl die Grundlagen beschrieben als auch auf die wesentlichen Aspekte der aktuellen Technik eingegangen. Naturlich beeinhaltet das Buch auch Ausblicke und Visionen auf zukunftige aktive und intelligente Strukturen und ihre Anwendung."

Spis treści

1. Die Technologie der aktiven Strukturen.- 1.1 Einführung und Überblick.- 1.1.1 Strukturkonzepte.- 1.1.1.1 Die Faserverbundbauweise.- 1.1.1.2 Die aktiven Werkstoffe.- 1.1.1.3 Elektronik und Computertechnologie.- 1.2 „Intelligente“ Werkstoffe und Strukturen.- 2. Aktive Werkstoffe für Funktionsbauweisen.- 2.1 Einführung.- 2.1.1 Komponentenverhalten.- 2.1.2 Effektivität.- 2.1.3 Einsatzbereich.- 2.1.4 Integration und Fertigung.- 2.2 Piezoelektrische Materialien.- 2.2.1 Piezoelektrische Werkstoffe für aktive Elemente.- 2.2.1.1 Piezokeramiken.- 2.2.1.2 Die Herstellung.- 2.2.1.3 Physikalische Grundlagen.- 2.2.1.4 Die dielektrische Hysterese.- 2.2.1.5 Das elektrische Feld.- 2.2.1.6 Die elektrische Verschiebung.- 2.2.2 Depolarisierungseffekte.- 2.2.2.1 Die elektrische Depolarisierung.- 2.2.2.2 Die mechanische Depolarisierung.- 2.2.2.3 Die thermische Depolarisierung.- 2.2.3 Die elektromechanische Materialmatrix.- 2.2.3.1 Die Grenzen des linearen Materialmodells.- 2.2.3.2 Rückschlüsse aus dem nichtlinearen Verhalten.- 2.2.4 Beeinflussung der trans versalen Aktuationsdehnung.- 2.2.5 Piezokeramiken mit grossem Dehnungsvermögen.- 2.3 Piezoelektrische Polymere.- 2.3.1 PVDF-Filme als modale Dehnungssensoren.- 2.4 Elektrostriktive Materialien.- 2.5 Magnetostriktive Materialien.- 2.6 Formgedächtnislegierungen.- 2.6.1 Vergleich vom Formgedächtnislegierungen mit Bimetallen.- 2.6.2 Hybridverbunde mit SMA-Fasern.- 3. Die Interaktion von Struktur und aktiven Elementen.- 3.1 Einführung.- 3.2 Das Modell der konstanten Dehnungsverteilung.- 3.3 Das Bernouilli-Euler-Modell.- 3.3.1 Eingebettete Aktuatoren.- 3.3.2 Aufgeklebte Aktuatoren.- 3.3.3 Berücksichtigung der Klebeschicht.- 3.4 Modellierung mit der finite Elemente Methode.- 3.5 Vergleich der Modelle.- 3.5.1 Ergebnisse zur induzierten Dehnung.- 3.5.2 Der Einfluss der Klebeschicht.- 3.5.3 Der Einfluss der Schubdeformation.- 3.6 Effektivität der induzierten Dehnungsaktuation.- 3.6.1 •bertragung der Deformationsenergie.- 3.6.2 Vergleich zwischen eingebetteten und aufgeklebten Aktuatoren.- 3.7 Die Theorie dünner Laminate mit integrierten Aktuatoren.- 3.7.1 Ergebnisse zur isotropen Platte.- 3.7.2 Energieformulierung des allgemeinen Plattenproblems.- 3.8 Zusammenfassung.- 4. Die Integration von Struktur- und Regelungsmodell.- 4.1 Einführung.- 4.2 Die Darstellung von Konstruktionen im Zustandsraum.- 5. Die konstruktive Gestaltung und Fertigung aktiver Funktionsbauweisen.- 5.1 Konstruktive Gesichtspunkte.- 5.1.1 Allgemeine Gestaltngsregeln.- 5.1.1.1 Masseanhäufungen.- 5.1.1.2 Wandstärken.- 5.1.1.3 Aus- und Abrundungen.- 5.1.1.4 Entformungschrägen.- 5.1.1.5 Krafteinleitung.- 5.1.1.6 Maximierung des Trägheits- bzw. Widerstandsmomentes.- 5.1.1.7 Ausnützung der Stützwirkung durch Krümmung.- 5.1.1.8 Gerichtete Versteifungen.- 5.1.1.9 Umfassende Integration von Funktionen.- 5.1.2 Fertigungsrelevante Gesichtspunkte.- 5.2 Die Fertigung aktiver Strukturen mit Piezokeramiken als aktive Elemente.- 5.2.1 Die Integration von Piezokeramiken in Duroplasten.- 5.2.1.1 Die Integration von Leiterbahnen.- 5.2.1.2 Oberflächenqualität und Gleichmässigkeit der Laminatdicke..- 5.2.1.3 Prinzipieller Aufbau zur Integration aktiver Elemente.- 5.2.2 Die Integration von Piezokeramiken in Thermoplasten.- 5.3 Spannungsreduktion und Verbesserang der Aktuatoreffizienz durch konstruktive Massnahmen.- 6. Anwendungsbeispiele für die aktive Funktionsbauweise.- 6.1 Die statische Verformungskontrolle am Beispiel eines flexiblen, adaptiven Antennenreflektors.- 6.2 Die aktive, hochgenaue Positionierung.- 6.3 Die aktive Lärmreduzierung in Flugzeugen.- 6.4 Der aktive Adapter.- Sachwortverzeichnis.- Abkürzungen.

Blurb

Das neue Bauweisenkonzept der aktiven Funktionsbauweise wird in diesem Fachbuch behandelt. Die aktive Funktionsbauweise wird jetzt schon oder in naher Zukunft zur Realisierung innovativer Konstruktionen eingesetzt. Neben der Vorstellung multifunktionaler Werkstoffe werden Themen zur Auslegung und Fertigung aktiver Strukturen behandelt. Ausführungsbeispiele aktiver Strukturen verdeutlichen die Anwendungsvielfalt dieser Bauweisen. Das Buch richtet sich gleichermaßen an den Industriepraktiker wie auch an den Wissenschaftler und Studenten. Es ist eine Ergänzung zu bereits erschienenen Büchern zum Gebiet der Faserverbundbauweisen. Die Autoren befassen sich mit diesem Themenbereich seit vielen Jahren in Forschung und Industrie.