Paragleiter Karabinerbruch
Zur Analyse eines Tragegurt-Karabiners wurden Untersuchungen 
mittels des FE-Programms TOCHNOC durchgeführt. Dies wurde notwendig, da ich selbst so ein Karabiner-Paar verwendete und da dies wahrscheinlich zu einem tödlichen Abstutz eines Paragleiter - Kollegen geführt hat. Der wirkliche Zusammenhang ist durch die vorhandenen Unterlagen jedoch nicht zweifelsfrei zu belegen.
Die Karabiner dieser Charge wurden eingezogen, sodass auch ich nicht mehr einen solchen besitze. Dies habe ich aus Gründen der Verwechslung durchgeführt. Nur mehr die vorhandenen Fotos zeigen die Gegebenheiten des Karabiners auf. Die neueren Karabiner dieser Firma sind etwas verstärkt und etwas anders ausgeführt worden.
Ob die Ursache ein Chargenfehler oder der raue Gebrauch oder sonstiges war konnte nie festgestellt werden.
Karabiner
AustriAlpin PARAFLY(verchromt)
Berechnung der Beanspruchung der unteren linken Schenkelkrümmung
Reinhard Promper
A-5340 St.Gilgen Laim 126/9
in :Flyforfun. 1.Drachenflieger und Paragleitclub Salzburg
Flyforfun@paragleiter.com
Salzburg 8.Aug.2002
Abstakt
Da hier viele
Fragen zwischen Clubkollegen aufgetreten sind, habe
ich
einige Untersuchungen und Berechnungen durchgeführt. Dies
dient nur
dazu den Zeitraum bis zur Erfassung der Hintergründe durch
den DHV zu
ergänzen und erste Anhaltspunkte zu finden
Zur Ergänzung des 1. Berichtes ist hier noch eine
elasto-plastische
Analyse des „offenen Karabiners“ durchgeführt worden. Da die
Arbeitslinie des Materials leider nicht bekannt war hat
diese
Berechnung nur eine prinzipielle Bedeutung zur Abschätzung
gewisser
Einflüsse. Da für Alu-Legierungen leider die Arbeitslinien
weit streuen
ist dies von wesentlicher Bedeutung.
Bild 1 ) Materialverhalten
| Bezeichner | Werte | Bemerkungen |
| E-Modul E | 7000 kN/cm² | |
| Poisson Ziffer | 0.33 | |
| Von Mieses Yield Stresses | 20.0 kN/cm² | |
| Straun Hardening | 224.0 kN/cm² | H= 0.032 E |
Prinzipiell
stellen die vorausgesetzten Werte nur Annahmen dar. Aus den
Annahmen
können jedoch grundsätzliche Zusammenhänge geschlossen
werden.
Das Material hat eine ausgeprägte 0.2% Dehngrenze von 28.0
kN/cm2. Dies
soll für den „nutzbaren Bereich“ mit einer Sicherheit von
1.6 nicht
überschritten werden. Zusätzlich soll die mittlere
Bruchfestigkeit Rm
mit einer Sicherheit von 2 eingehalten werden. Dies führt
zum
zulässigen Bereich (dicke grüne Linie).
Berechnungsdurchführung
Die
Berechnungsdurchführung wurde mit „TOCHNOG“ und die
Darstellung mit
„GID“ durchgeführt.
Sobald genauere Werte vorliegen wird eine entsprechende
genauere
Untersuchung durchgeführt werden.
Berechnungsergebnisse
Belastung
1 kN (100 kg)
Öffnung
1.98 mm
,
Spannung
in der Krümmung 14.93
( Orientierung: Zugfestigkeit Rm = 35,0 kN/m², 0.2 %
Dehngr.
Rp0.2 = 28,0 kN/m² )
Krümmungsbereich plastifiziert noch nicht. Verhalten liegt
noch im
elastischen Bereich.
Bild
1: Verschiebungsbild Bild
5:
Bild
2: Mises Spannungen
Belastung 2 kN (200 kg)
Öffnung 4.26
mm
Spannung in der Krümmung 17.68
(( Orientierung: Zugfestigkeit Rm = 35,0 kN/m², 0.2 %
Dehngr.
Rp0.2 = 28,0 kN/m² )
Geringfügige Plastifizierungen führen zu einer
überproportionalen
Zunahme der Öffnung.
Bild
3: Verschiebungsbild Bild
5:
Bild
4: Mises Spannungen
Belastung 4 kN (400 kg)
Öffnung 10.09
mm
Spannung in der Krümmung 19.83
(( Orientierung: Zugfestigkeit Rm = 35,0 kN/m², 0.2 %
Dehngr.
Rp0.2 = 28,0 kN/m² )
Die Plastifizierungen nehmen immer mehr zu
Bild
5: Verschiebungsbild Bild
5:
Bild
6: Mises Spannungen
Bild
7: Hauptzugspannung elasto-plastische
Analyse
Bild
8: Hauptzugspannung elastische Analyse
Größte
Verf.
10.976
Größte
Verf. 7.865
Aus Bild 7 ist ersichtlich, dass eine elastische Analyse
noch
vertretbare Spannungsverteilungen in der Krümmung bringt.
Die extrem
hohen Randspannungen an der Krümmung zeigen jedoch schon die
Gefährdung
dieses Querschnittes an.
Die Berechnung zeigte bei 400 kg (4.0 kN) noch einen
stabilen Zustand
an. Ein Versagen wird aber sodann immer wahrscheinlicher und
wird bis
etwa 500 kg (5.00 kN) eintreten. Einige rechentechnisch
nicht erfasste
Verfestigungserscheinungen können noch zu einer Steigerung
der Traglast
führen, welches jedoch noch durch eine
Dauerfestigkeits-Beeinflussung
herabgesetzt werden wird.
Im Vergleich zur elastischen Analyse haben die Verformungen
schon um 40
% zugenommen. Bei einer Versuchsbelastung von 400 kg müsste
der
Karabiner dann um 3 mm aufgeweitet sein.
Schlussfolgerung
Aus dieser
Berechnung ergibt sich der Schluss, dass der gefährdetste
Bereich in
der unteren Schenkelkrümmung liegt und diese Gefährdung
hauptsächlich
auf den Krümmungsbereich beschränkt ist. Eine
Risswahrscheinlichkeit
ist daher hier am größten. Bei geringen
Festigkeitsbeeinflussungen
durch die Fertigung können in diesem Bereich schon geringe
Laststeigerungen zum Bruch führen. An dieser Stelle
ist durch
die Krümmung eine hohe Hauptzugspannung vorhanden (126
kN/m2) und eine
Beeinflussung durch Fertigungsversprödungen beim Biegen
können der
Auslöser für eine wesentliche Herabsetzung der
Dauerfestigkeit sein.
Wesentlich ist daher eine genaue fertigungstechnische
Untersuchung des
Karabiners der entsprechenden Charge der Erzeugung, eine
genaue
Erfassung des Material-Arbeitsvermögens und eine
entsprechende
Einzelstückprüfung um das Verhalten jedes einzelnen Stücks
in
Augenschein nehmen zu können.
Dieser Bericht soll keinesfalls eine Kritik an Austrialpin
darstellen.
Vor allem auch deswegen weil dieses Problem grundsätzlich
jeden
Karabiner-Typ betrifft. Probleme bei gewissen Chargen kann
es immer
geben und sind nur durch sorgfältige Kontrolle
auszuscheiden. Da
Austrialpin in seinem neuen Typ 0005 „Randwülste“ und
Verstärkungen
eingeführt hat, wäre dieser Typ im Vergleich einer
Berechnung zu
unterziehen. Der Aufwand dafür ist leider nicht unerheblich.