Numerische und experimentelle Untersuchung eines Segelboots mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen

Diese Untersuchung wurde im Rahmen von Forschungsarbeiten zum innovativen Design und Bau einer kleinen, mit Leinen und Epoxidharz ausgekleideten Segeljolle (mit der Bezeichnung LED - Linen Epoxy Dinghy) durchgeführt. Das Dipartimento di Ingegneria Chimica, Gestionale, Informatica e Meccanica der Universität Palermo arbeitete hierzu mit der Facoltà di Ingegneria e Architettura der Universität Enna Kore zusammen. Ziel war die Bewertung des Dehnungsfelds einer Segeljolle vom Typ 15" SKIFF mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen (DMS) und der Vergleich der experimentellen Bewertung mit den Vorhersagen eines FEM-Modells.

Die Anwendung des Lastsystems ermöglichte die Bestimmung der kritischsten Verformungsbereiche im Rumpf (Abb. 1) und in Quer- und Längsversteifungen im Inneren (Abb. 2) anhand von aus vorläufigen numerischen Simulationen resultierenden FEM-Ergebnissen. Der Rumpf in Sandwich-Bauweise besteht aus Verkleidungsschichtstoffen aus mit Flachs verstärktem Kunststoff und einem Kern aus Presskork. Zur Messung von Dehnungskomponenten an der Innenhaut des Rumpfes wurden vier Dehnungsmessstreifen-Rosetten vom Typ RY81-6/350 von HBM eingesetzt. Die Stellen an den (aus Bootsbau-Sperrholz bestehenden) Quer- und Längsversteifungen des Boots, an denen maximale Normaldehnungen auftraten, wurden ebenfalls betrachtet; dort wurden vier lineare Dehnungsmessstreifen mit einem Messgitter vom Typ LY11-6/350 von HBM installiert. Für die Temperaturkompensation wurden jeweils baugleiche DMS installiert und zur Halbbrücke verschaltet.

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In allen Installationen wurde jedes einzelne Messgitter in Vierleiter-Technik verschaltet und mit Polyurethanfarbe vom Typ PU140 und einer Versiegelungsschicht aus Silikon vom Typ SG250 von HBM (Abb. 3 und 4) geschützt.

Zur Simulation eines Belastungsszenarios wie es unter typischen Bedingungen beim Segeln auf das Boot wirkt, wurde im Labor eine Lastkonfiguration nachgebildet (Abb.5).

Mit Hilfe von Wheatstone-Brücken wurden Dehnungsmessstreifen-Signale gemessen. Die in einem zur Erzielung eines stabilen Verhaltens ausreichenden Zeitfenster erfassten Signale wurden anschließend verarbeitet, um den gesamten Dehnungszustand zu erhalten und mit entsprechenden numerischen FEM-Ergebnissen zu vergleichen.

Der Abgleich von experimentellen und numerischen Ergebnissen war äußerst zufriedenstellend und ließ den Schluss zu, dass das FEM-Modell zuverlässig ist. Darüber hinaus ebnete das hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Messdaten gewonnene Vertrauen den Weg für eine experimentelle Versuchsreihe von Vor-Ort-Messungen unter realen Bedingungen beim Segeln. Diese Vorgehensweise erfordert den Anschluss eines Steuergeräts für Dehnungsmessstreifen mit Transponder und GPS-System.

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Der Kunde

Universität Palermo

  • Prof. Antonio Mancuso
  • Prof. Giuseppe Pitarresi
  • Mr. Giovan Battista Trinca

Universität Enna Kore

  • Prof. Davide Tumino
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