Wirklich optimal?

Es erhebt sich die Frage, ob die bionisch motivierte Faserplatzierung längs der Hauptspannungsrichtung wirklich die optimale Faserorientierung darstellt? Diese Aussage hat einige Berechtigung für Spannungszustände, deren beide Hauptspannungen unterschiedliches Vorzeichen aufweisen. Dies führt zu Kreuzverbunden mit variablem Verlauf. In Gebieten mit gleichem Vorzeichen der Hauptspannungen sind ausgeglichene Winkelverbunde (AVV) die bessere Wahl. Das Richtungsfeld der größten Hauptspannung SIG1 ist zu korrigieren um ±ß, es liegen dann 2 Richtungsfelder vor: SIG1+ß und SIG1-ß. Die Integration dieser beiden Richtungsfelder (siehe CAIO-Methode) liefert 2 CAIO-Verläufe (AWV). Der Korrekturwinkel ß ist abhängig vom Verhältnis der beiden Hauptspannungen, Beispiele finden sich in /1/ und /2/.

Das Hauptspannungskriterium lässt sich experimentell visualisieren:

Es existieren mechanische Messprinzipien, die geradezu auf die CAIO- Methode führen und somit einen Vergleich zwischen Messung und Rechnung erlauben. Das Reißlackverfahren, auch Dehnungslinienverfahren genannt (Maybach, 1924  und Stresscoat, 1938), funktioniert wie folgt: Nach dem Trocknen des ‚lackierten’ Bauteils wird die Last aufgebracht. Der spröde Lack reißt quer zur Richtung mit der größten Zughauptspannung. Damit ist die Faserquerrichtung der 2. Hauptspannung visualisiert. Die 1. Hauptspannungsrichtung verläuft dazu senkrecht.

Damit dient der Reißlack als experimenteller Transformator auf das Spannungs-Hauptachsensystem und als Integrator längs einer Hauptspannungsrichtung. Die Risslinie selbst ist das Ergebnis der Integration und ist vergleichbar mit den aus CAIO rechnerisch ermittelten Faserverläufen.
T-Rohr mit Eckblech nach W. Bergmann (1957)
T-Rohr, Risslinien entsprechen Hauptspannungsrichtungen
CAIO-Faserverlauf im T-Rohr
Hauptspannungsrichtungen im T-Rohr