Verbundwerkstoffe: Aufbau, Eigenschaften und Berechnung

Question 1

Welcher der folgenden Werkstoffe ist ein Verbundwerkstoff?

Accepted Answer

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK)

Answer

Stahl

Answer

Aluminium

Answer

Holz

Question 2

Welche der folgenden Eigenschaften ist ein Hauptmerkmal von Verbundwerkstoffen?

Accepted Answer

Hohe Festigkeit und Steifigkeit

Answer

Geringe Dichte

Answer

Thermische Leitfähigkeit

Answer

Elektrische Leitfähigkeit

Question 3

Welches der folgenden Materialien wird häufig als Matrix in Verbundwerkstoffen verwendet?

Accepted Answer

Epoxidharz

Answer

Glas

Answer

Keramik

Answer

Metall

Question 4

Welche der folgenden Belastungsarten führt typischerweise zum Versagen von Verbundwerkstoffen?

Accepted Answer

Schubbelastung

Answer

Zugbelastung

Answer

Druckbelastung

Answer

Torsionsbelastung

Question 5

Welche der folgenden Prüfmethoden wird zur Bestimmung der Schubfestigkeit von Verbundwerkstoffen eingesetzt?

Accepted Answer

Schubversuch

Answer

Zugversuch

Answer

Biegeversuch

Answer

Torsionsversuch

Question 6

Welche Prüfmethode dient speziell der Bestimmung der Haftung zwischen Fasern und Matrix in Verbundwerkstoffen?

Accepted Answer

Ablöseversuch

Answer

Zugversuch

Answer

Biegeversuch

Answer

Schubversuch

Question 7

Welche der folgenden Umgebungsbedingungen beeinflusst **nicht** die mechanischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen?

Accepted Answer

Künstliches Licht

Answer

Feuchtigkeit

Answer

Temperatur

Answer

Ultraviolette Strahlung

Question 8

Wie berechnet man die Querkontraktion eines geschichteten Verbundwerkstoffs?

Accepted Answer

Poissonzahl = - (Querrichtungsdehnung / Längsrichtungsdehnung)

Answer

Elastizitätsmodul = (Längsrichtungsspannung / Querrichtungsdehnung)

Answer

Schubmodul = (Schubspannung / Schubverzerrung)

Answer

Querkontraktion = (Querrichtungsdehnung + Längsrichtungsdehnung) / 2

Question 9

In Verbundwerkstoffen ist die Matrix in der Regel:

Accepted Answer

Kunststoffe

Answer

Fasern

Answer

Metalle

Answer

Keramik

Question 10

Eine herausragende Eigenschaft von Verbundwerkstoffen ist:

Accepted Answer

Hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis

Answer

Isotropie

Answer

Sprödigkeit

Answer

Geringe Wärmeleitfähigkeit

Question 11

Welche Fasern werden typischerweise in kohlenstofffaserverstärkten Polymeren (CFK) verwendet?

Accepted Answer

Kohlefasern

Answer

Glasfasern

Answer

Aramidfasern

Answer

Borfasern

Question 12

Die Zugfestigkeit eines Verbundwerkstoffs in Faserrichtung wird als:

Accepted Answer

Längszugfestigkeit

Answer

Querzugfestigkeit

Answer

Biegefestigkeit

Answer

Scherfestigkeit

Question 13

Welche Methode wird zur Berechnung von Spannungen und Verformungen in Verbundaufbauten eingesetzt?

Accepted Answer

Finite-Elemente-Methode

Answer

Mohrscher Spannungskreis

Answer

Balkentheorie

Answer

Plattenbiegetheorie

Question 14

Der Hauptunterschied zwischen laminierten und Sandwich-Verbundstrukturen liegt in:

Accepted Answer

Laminierte Strukturen bestehen aus mehreren Schichten desselben Materials, während Sandwichstrukturen einen Kern zwischen Deckschichten aufweisen.

Answer

Sandwichstrukturen haben eine höhere Biegesteifigkeit als laminierte Strukturen.

Answer

Laminierte Strukturen sind leichter als Sandwichstrukturen.

Answer

Sandwichstrukturen werden ausschließlich in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt.

Question 15

Welche Norm legt die Prüfverfahren für Verbundwerkstoffe in Deutschland fest?

Accepted Answer

DIN EN ISO 527

Answer

ASTM D3039

Answer

JIS K 7073

Answer

GB/T 1449

Question 16

Welche Aussage über die Nachhaltigkeit von Verbundwerkstoffen ist unzutreffend?

Accepted Answer

Verbundwerkstoffe sind biologisch abbaubar.

Answer

Verbundwerkstoffe haben eine hohe Lebensdauer.

Answer

Verbundwerkstoffe können recycelt werden.

Answer

Die Herstellung von Verbundwerkstoffen ist sehr energieintensiv.

Question 17

Welcher der folgenden Materialien gilt als Verbundwerkstoff?

Accepted Answer

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK)

Answer

Aluminium

Answer

Stahl

Answer

Glas

Question 18

Welche der folgenden Eigenschaften ist ein wesentliches Merkmal von Verbundwerkstoffen?

Accepted Answer

Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht

Answer

Niedrige Elastizität

Answer

Geringe Zähigkeit

Question 19

Welche Faserart wird in glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) verwendet?

Accepted Answer

Glasfasern

Answer

Aramidfasern

Answer

Naturfasern

Answer

Kohlenstofffasern

Question 20

Was ist die Funktion der Matrix in einem Verbundwerkstoff?

Accepted Answer

Fasern umhüllen und zusammenhalten

Answer

Die Grenzfläche zwischen Fasern und Matrix

Answer

Die Fasern selbst

Question 21

Welche Belastungsart stellt eine besondere Herausforderung für Verbundwerkstoffe dar?

Accepted Answer

Schubbelastung

Answer

Zugbelastung

Answer

Druckbelastung

Answer

Biegebelastung

Question 22

Wie wird die Grenzfläche zwischen Fasern und Matrix in Verbundwerkstoffen bezeichnet?

Accepted Answer

Interphase

Answer

Faserzone

Answer

Grenzschicht

Answer

Matrixzone

Question 23

In welcher Branche finden Verbundwerkstoffe ihre häufigste Anwendung?

Accepted Answer

Luft- und Raumfahrtindustrie

Answer

Maschinenbau

Answer

Automobilindustrie

Answer

Bauwesen

Question 24

Welcher der folgenden Werkstoffe ist kein Verbundwerkstoff?

Accepted Answer

Stahl

Answer

Glasfaserverstärkter Kunststoff

Answer

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff

Answer

Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff

Question 25

Welche der folgenden Eigenschaften ist ein typisches Merkmal von Verbundwerkstoffen?

Accepted Answer

Hohe spezifische Festigkeit

Answer

Isotropes Verhalten

Answer

Geringe Wärmeausdehnung

Answer

Hohe Dichte

Question 26

Welches Material wird häufig als Matrix in Verbundwerkstoffen eingesetzt?

Accepted Answer

Epoxidharz

Answer

Aluminium

Answer

Stahl

Answer

Beton

Question 27

Welche Faserart zeichnet sich durch hohe Festigkeit und Steifigkeit aus und wird häufig in Verbundwerkstoffen verwendet?

Accepted Answer

Kohlenstofffaser

Answer

Aramidfaser

Answer

Glasfaser

Answer

Naturfaser

Question 28

Welches Herstellungsverfahren wird häufig für die Fertigung von Verbundbauteilen angewendet?

Accepted Answer

Autoklavieren

Answer

Gießen

Answer

Schmieden

Answer

Zerspanen

Question 29

Welcher Vorteil ist ein wesentlicher Grund für den Einsatz von Verbundwerkstoffen?

Accepted Answer

Gewichtsersparnis

Answer

Hohe Korrosionsbeständigkeit

Answer

Niedrige Herstellungskosten

Answer

Einfache Bearbeitung

Question 30

Welche Eigenschaft ist besonders charakteristisch für faserverstärkte Verbundwerkstoffe?

Accepted Answer

Hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht

Answer

Hohe Wärmeleitfähigkeit

Answer

Geringe Steifigkeit

Answer

Niedrige elektrische Leitfähigkeit

Question 31

Welcher Vorteil ist mit Sandwichstrukturen verbunden?

Accepted Answer

Hohe Biegesteifigkeit bei geringem Gewicht

Answer

Niedrige Festigkeit

Answer

Hohe Wärmeleitfähigkeit

Answer

Hohe elektrische Leitfähigkeit

Question 32

Welche der folgenden Eigenschaften zeichnet Verbundwerkstoffe aus?

Accepted Answer

Individuelle Anpassung der Eigenschaften

Answer

Geringe Korrosionsbeständigkeit

Answer

Isotropes Verhalten

Answer

Hohe Dichte

Question 33

Welche der folgenden Arten von Verbundwerkstoffen besteht aus einer faserverstärkten Matrix?

Accepted Answer

Faserverbundwerkstoff

Answer

Metallverbundwerkstoff

Answer

Schichtverbundwerkstoff

Answer

Sandwich-Verbundwerkstoff

Question 34

Welcher Faktor beeinflusst die Festigkeit eines Verbundwerkstoffs am stärksten?

Accepted Answer

Die Ausrichtung der Fasern

Answer

Die Art des verwendeten Klebstoffs

Answer

Die Dicke der Matrix

Answer

Die Umgebungstemperatur

Question 35

Welche Eigenschaftskombination macht Verbundwerkstoffe für den Einsatz in der Luftfahrtindustrie besonders geeignet?

Accepted Answer

Geringe Dichte und hohe Festigkeit

Answer

Gute elektrische Leitfähigkeit

Answer

Hohe Wärmeleitfähigkeit

Answer

Geringe Kosten

Question 36

Aus welchen Elementen besteht ein Sandwich-Verbundwerkstoff?

Accepted Answer

Eine dünne, steife Kernschicht zwischen zwei Deckschichten

Answer

Eine dicke, steife Deckschicht mit einer darunter liegenden dünnen Kernschicht

Answer

Mehrere dünne, abwechselnd angeordnete Schichten

Answer

Zwei dünne, steife Deckschichten zwischen einer Kernschicht

Question 37

Welche Vorteile bieten Verbundwerkstoffe im Automobilbau?

Accepted Answer

Sie ermöglichen die Konstruktion leichterer und effizienterer Fahrzeuge.

Answer

Sie sind kostengünstiger als herkömmliche Materialien.

Answer

Sie sind einfacher zu verarbeiten als herkömmliche Materialien.

Answer

Sie sind haltbarer als herkömmliche Materialien.

Question 38

Welche Aussage über Verbundwerkstoffe ist **falsch**?

Accepted Answer

Verbundwerkstoffe sind immer leichter als herkömmliche Materialien.

Answer

Verbundwerkstoffe können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden.

Answer

Verbundwerkstoffe können verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen.

Question 39

Welche der folgenden Materialkombinationen ist **kein** typischer Verbundwerkstoff?

Accepted Answer

Stahl - Beton

Answer

Aramidfaser - Epoxidharz

Answer

Kohlenstofffaser - Polymermatrix

Answer

Glasfaser - Epoxidharz

Question 40

Welche der folgenden Eigenschaften ist **nicht** typisch für eine Faserverstärkung in Verbundwerkstoffen?

Accepted Answer

Niedrige Zugfestigkeit

Answer

Gute Korrosionsbeständigkeit

Answer

Hohe Steifigkeit

Answer

Geringes Gewicht

Question 41

Welche Funktion hat die Matrix in einem Verbundwerkstoff?

Accepted Answer

Die Matrix umgibt und hält die Fasern zusammen und überträgt die Last auf die Fasern.

Answer

Die Matrix beeinflusst die Steifigkeit des Verbundwerkstoffs nicht.

Answer

Die Matrix ist für die hohe Festigkeit des Verbundwerkstoffs verantwortlich.

Question 42

Welche Eigenschaften hat ein Verbundwerkstoff mit unidirektionaler Faseranordnung?

Accepted Answer

Hohe Festigkeit und Steifigkeit in Faserrichtung, aber geringe Festigkeit und Steifigkeit senkrecht zur Faserrichtung.

Answer

Geringe Festigkeit und Steifigkeit in alle Richtungen.

Answer

Gleichmäßige Festigkeit und Steifigkeit in alle Richtungen.

Question 43

Welche Belastungsart stellt eine besondere Herausforderung für Verbundwerkstoffe dar?

Accepted Answer

Schlagbelastung

Answer

Dauerbelastung

Answer

Statische Zugbelastung

Answer

Statische Druckbelastung

Question 44

Was ist die charakteristische Struktur eines Sandwich-Verbundwerkstoffs?

Accepted Answer

Ein Kernmaterial, das von zwei Deckschichten umgeben ist.

Answer

Eine dreidimensionale Faseranordnung.

Answer

Verschiedene Fasern in einer einzigen Matrix.

Answer

Eine einzige Faserart, die in verschiedene Richtungen ausgerichtet ist.

Question 45

Welche der folgenden Methoden ist **nicht** geeignet, um die Festigkeit eines Verbundwerkstoffs zu ermitteln?

Accepted Answer

Härteprüfung

Answer

Schlagbiegeversuch

Answer

Zugversuch

Answer

Biegeversuch

Question 46

Wie beeinflusst eine höhere Faserfraktion die Eigenschaften eines Verbundwerkstoffs?

Accepted Answer

Höhere Steifigkeit und Festigkeit.

Answer

Geringere Dichte.

Answer

Geringere Steifigkeit und Festigkeit.

Answer

Geringere Korrosionsbeständigkeit.

Question 47

Welche der folgenden Aussagen beschreibt Verbundwerkstoffe treffend?

Accepted Answer

Sie vereinen mindestens zwei Werkstoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften, um deren Vorzüge zu nutzen.

Answer

Sie sind in allen Richtungen isotrop.

Answer

Ihre Steifigkeit ist vergleichsweise gering.

Question 48

Welcher Fasertyp findet in faserverstärkten Verbundwerkstoffen am häufigsten Verwendung?

Accepted Answer

Kohlenstofffasern

Answer

Aramidfasern

Answer

Metallfasern

Answer

Glasfasern

Question 49

Welche Hauptaufgabe erfüllt die Matrix in einem Verbundwerkstoff?

Accepted Answer

Übertragung von Kräften zwischen den Fasern

Answer

Schutz der Fasern vor Beschädigung

Answer

Steigerung der Duktilität

Answer

Bereitstellung von Steifigkeit

Question 50

Welches Fertigungsverfahren wird häufig zur Herstellung von Verbundstrukturen eingesetzt?

Accepted Answer

Handlaminieren

Answer

Spritzgießen

Answer

Pulvermetallurgie

Answer

Schmieden

Question 51

Was unterscheidet unidirektionale von gewebten Verbundwerkstoffen?

Accepted Answer

Unidirektionale Verbundwerkstoffe besitzen Fasern in einer Richtung, während gewebte Verbundwerkstoffe Fasern in zwei oder mehr Richtungen aufweisen.

Answer

Unidirektionale Verbundwerkstoffe sind zwangsläufig steifer als gewebte Verbundwerkstoffe.

Question 52

Welche Gleichung berechnet die Längsspannung (σ_L) in einem unidirektionalen Verbundwerkstoff?

Accepted Answer

σ_L = F / (A_f * V_f + A_m * V_m)

Answer

σ_L = F / A_f

Answer

σ_L = F / (V_f * V_m)

Answer

σ_L = F / (A_f + A_m)

Question 53

Was versteht man unter dem Begriff "Laminierung" bei Verbundwerkstoffen?

Accepted Answer

Das Verbinden mehrerer Lagen von Verbundmaterialien in einer bestimmten Reihenfolge und Ausrichtung.

Answer

Das Formen eines Verbundwerkstoffs in eine gewünschte Form.

Answer

Das Beschichten eines Verbundwerkstoffs mit einem Schutzlack.

Question 54

In welcher Branche werden Verbundwerkstoffe häufig eingesetzt?

Accepted Answer

Luft- und Raumfahrt

Answer

Landwirtschaft

Answer

Bauwesen

Question 55

Welcher Vorteil zeichnet Verbundwerkstoffe gegenüber Metallen aus?

Accepted Answer

Höheres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht

Answer

Bessere elektrische Leitfähigkeit

Answer

Geringere Kosten

Answer

Einfachere Bearbeitung

Question 56

Welche Eigenschaft ist typisch für Verbundwerkstoffe mit hoher Faserorientierung?

Accepted Answer

Anisotropie

Answer

Isotropie

Answer

Homogenität