Beul- und Nachbeulverhalten krummlinig gitterversteifter Composite-Flugzeugrumpfpanels mit variabler Steifigkeit

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Mittelstedt
• Fachliche Zuordnung: Leichtbau, Textiltechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509719919

Aufgrund ihrer Vorteile und hohen strukturellen Leistung in Bezug auf Festigkeit, Stabilität und Schadenstoleranz werden gitterversteifte Strukturen in großem Umfang in Flugzeugstrukturen eingesetzt. Die Herstellung einer integrierten Struktur, die aus einer Composite-Haut mit variabler Steifigkeit und krummlinigen Versteifungen besteht, ist mit hochentwickelten Techniken wie der automatisierten Faserablegung und der additiven Fertigung möglich. In diesem Forschungsvorhaben wird das Beul- und Nachbeulverhalten krummlinig gitterversteifter Verbundstrukturen untersucht. Das Konzept der variablen Steifigkeit (V-S), das auf gezielt kontinuierlich ausgerichteten Fasern basiert, wird angewendet, um innovative maßgeschneiderte Verbundkonstruktionen zu entwickeln, die in der Lage sind, das Beul- und Nachbeulverhalten von Flugzeugstrukturen zu verbessern. Das Hauptziel dieses Forschungsvorhabens ist es, gleichzeitig die optimalen Trajektorien der Fasern der Haut und die optimalen Trajektorien der Versteifungen für eine maximale Beulkapazität unter Berücksichtigung der Herstellungsbeschränkungen zu bestimmen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden in einem ersten Schritt hochgenaue und dennoch schnelle semi-analytische Lösungen unter Verwendung energiebasierter Ansätze entwickelt, um das Beulverhalten von krummlinig versteiften V-S Verbundplatten und -schalen für Flugzeugstrukturen untersuchen zu können. Anschließend wird ein Optimierungsframework entwickelt, das verschiedene Szenarien für das Design enthält, um die Auswirkungen verschiedener Parameter auf den Beulwiderstand von derartig ausgesteiften Panels zu untersuchen. Das Beulverhalten der in jedem Szenario ermittelten Designs wird mit demjenigen für traditionell versteifte Designs verglichen. Darüber hinaus wird das Nachbeulverhalten der in den vorherigen Szenarien erhaltenen Designs unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode unter-sucht, um die Reststeifigkeit der Panels zu bewerten, die für einen maximalen Beulwiderstand optimiert wurden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen