Forschungsbericht 2005
Entwurfs- und Nachweisverfahren zur Zuverlässigkeitsberuteilung und Inspektionsoptimierung von Bauteilen aus GLARE auf probabilistisch/statistischer Basis
Dieses Projektes beschäftigt sich mit der Entwicklung von Zuverlässigkeitsnachweisen für den im Flugzeugbau verwendeten Werkstoff GLARE®. Im Airbus A380 ist der Einsatz von GLARE für den Bau von Teilen der Oberschale des Rumpfes vorgesehen. Fernziel des Projektes ist es, im Entwurf und für die Auslegung der Konstruktion eingesetzte Sicherheitsfaktoren weitgehend durch die Anwendung von Ausfallwahrscheinlichkeiten zu ersetzen. Dabei gilt es Ausfallwahrscheilichkeiten bzw. Zuverlässigkeiten für Strukturelemente bzw. Bauteile der Rumpfschale aus GLARE für unterschiedliche Lastfälle zu ermitteln. Zur Realisierung der Ziele, ist primär die Modellierung des Werkstoffs GLARE® mit Hilfe der FE-Methode (FEM) und einem entsprechenden Programm (ANSYS® bzw. FEM-code B2000) vorgesehen. Neben dem mechanischen Verhalten des Schichtverbundes GLARE® im elastischen Bereich, soll auch die plastische Verformung (und Schädigung) für höhere Belastungen bis hin zum Versagen des Laminats dargestellt werden können. Dazu ist die Modellierung von auftretenden Schadensmechanismen notwendig. Zur Ermittlung der Versagenswahrscheinlichkeiten bzw. der Zuverlässigkeiten einzelner Strukturelemente wird die Einbindung experimentell gewonnener Daten, mit Hilfe probabilistischer Methoden (Wahrscheinlichkeitsrechnung) in die Modellbildung erforderlich. GLARE ist ein neuer Werkstoff für den Flugzeugbau, der aus mehreren dünnen und miteinander verklebten Aluminiumschichten besteht, in deren Klebeschicht Glas-fasern zur Verstärkung eingebettet sind. Auf Grund dieses laminaren Aufbaus weist GLARE hervorragende Ermüdungseigenschaften auf, da Rissfortschritt weitestge-hend unterdrückt wird. In der Konstruktion sind deshalb nennenswerte Gewichts-einsparungen zu erwarten. GLARE wurde daher als Werkstoff für Rumpfsegmente im neuen Großraumflugzeug A380 ausgewählt. Für den weitergehenden Einsatz von GLARE als Strukturwerkstoff sind ent-sprechende Zuverlässigkeitsnachweise zu führen. Für GLARE typische Schädigungsmechanismen sind Rissinitiierung und Risswachs-tum mit begleitend auftretender Delamination auf Grund einer Ermüdungsbelastung. Ebenso ist der Einfluss erhöhter Temperaturen auf die Druckfestigkeit des Laminates noch nicht vollständig bekannt. Zur Entwicklung eines Verfahrens zur Zuverlässigkeitsbeurteilung werden diese Werkstoffeigenschaften erfasst und in ein statistisch/probabilistisches FEM-Modell einer Rumpfstruktur implementiert. Weitere Informationen zu diesem Forschungsprojekt können Sie hier bekommenPublikationen
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