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Projekt
Mehrskalige Versagensanalyse unter polymorphen Unsicherheiten für den optimalen Entwurf von Rotorblättern
Antragsteller
Privatdozent Dr. Martin Eigel; Professor Dr. Dietmar Hömberg; Professor Dr.-Ing. Yuri S. Petryna
Fachliche Zuordnung
Angewandte Mechanik, Statik und Dynamik
Mathematik
Mathematik
Förderung
Förderung von 2016 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 312928137
Ziel des Projekts ist es, polymorphe Unsicherheiten bei der Konstruktion von Rotorblättern zu identifizieren und nichtdeterministische Modelle und numerische Ansätze (in Raum und Zeit) zu entwickeln, die diese Unsicherheiten in eine typische Konstruktionskette Entwurf, Fertigung, Prüfung und Lebensdauer integrieren können. Während der Hauptfokus der ersten Förderperiode auf Klebeverbindungen in Rotorblättern lag, konzentrierte sich der Schwerpunkt der zweiten Periode auf die vielfältigen Versagensmechanismen kritischer Komponenten, einschließlich Rissbildung, Ablösen, Knicken und niederzyklischer Ermüdung.Das erste Ziel besteht darin, die entsprechenden Unsicherheiten eines repräsentativen Bauteils umfassend zu untersuchen, um Vorhersagen validieren zu können. Dieses Bauteil selbst wird klassisch entworfen und hergestellt. Die entsprechenden Unsicherheiten werden mithilfe von zerstörungsfreien Prüfverfahren (NDT) ermittelt und gemessen. Das zweite Ziel ist die Entwicklung nicht deterministischer Modelle mit polymorphen Unsicherheiten für Rissbildung, Ablösen, Knicken und niederzyklische Ermüdung, einschließlich ihrer Wechselwirkungen. Diese Modelle werden in ein parametrisches Strukturmodell auf Makroebene implementiert. Eine zyklische quasistatische Zeitfunktion wird aus den bekannten repräsentativen Lastkollektiven für Rotorblätter abgeleitet, die die Betriebslasten während der Lebensdauer simulieren.Die gleiche quasistatische Belastung wird experimentell bis zum Bruch auf das Bauteil angewendet, einschließlich umfassender Antwortmessungen durch optische, faseroptische und traditionelle Techniken.Das dritte Ziel besteht darin, Ansätze zur Datenassimilierung mit polymorphen Unsicherheiten zu entwickeln und auf die entwickelten Modellen und Messungen anzuwenden, so dass die Hauptunsicherheiten dann richtig quantifiziert und minimiert werden können.Das vierte Ziel ist die Optimierung der Topologie, Form und Größe des gegebenen Bauteils durch Verwendung des validierten parametrischen Modells mit polymorphen Unsicherheiten. Die Entwicklung geeigneter Methoden für polymorphe Daten und Randbedingungen ist eine zusätzliche Herausforderung. Das robuste, optimale Design des Bauteils wird dann mit dem ursprünglichen, klassischen Vorentwurf verglichen. Auf dieser Grundlage könnte die Rolle der polymorphen Unsicherheiten in der gesamten Kette von Design, Modellierung, Test und Optimierung direkt sichtbar und messbar werden. Diese einzigartige Möglichkeit ist das wichtigste Highlight des Projekts.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
