MAI Design Numerische Schädigungssimulation von Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffen ARNOLD HOPFAUF M. ENG.
> Im Rahmen des SpitzenclusterForschungsverbundes MAI Carbon werden an der Hochschule Augsburg numerische Analysen mit Hilfe eines Finite-Elemente-Programms (FEM) sowie experimentelle Untersuchungen der Schädigungsvorgänge durchgeführt. Diese Untersuchungen dienen der Grundlagenforschung für das Themenfeld “Effects of Defects” für Faserverbundwerkstoffe und haben zum Ziel, geeignete Schädigungsmodellierungen auf die Simulation des Stabilitätsversagens von Mehrschichtverbunden unter Kompressionsbelastung im Anschluss an eine Impact-Belastung anzuwenden. Die Schädigungsmodellierung wird im Rahmen von MAI Design als Teilprojekt des Spitzenclusters MAI Carbon durchgeführt. Ziel von MAI Carbon ist die faser- und fertigungsgerechte Entwicklung von Bauteilen aus Hochleistungsverbundwerkstoffen, insbesondere kohlenstofffaserverstärkten Polymeren. Der Spitzencluster wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und hat eine Laufzeit von fünf Jahren.
Hochschule Augsburg Fakultät für Maschinenbau und Verfahrenstechnik Tel. +49 821 5586-3664 arnold.hopfauf@ hs-augsburg.de Im Rahmen der Forschungsarbeiten wurden gemeinsam mit dem Projektpartner Premium Aerotec GmbH (PAG) umfangreiche Untersuchungen am Demonstratorbauteil Lintel (engl. Türsturz) für den Airbus A350 durchgeführt. Der Lintel wurde zunächst durch PAG in einem Druckversuch nach vorherigem Impact (engl. Aufprall) bei einem sog. „Compression after Impact“ (CAI) Versuch zerstörend geprüft. An der Hochschule Augsburg wurden daraufhin strukturmechanische FEM-Simulationen mit dem Simulationsprogramm ANSYS 16.0 durchgeführt, um die praktischen Versuche möglichst präzise abzubilden. Erste lineare statische Simulationen zeigten ein Versagen bei einer wesentlich höheren Belastung als im Versuch. Daraus kann geschlossen werden, dass hier kein Festigkeitsversagen des Werkstoffes, sondern ein Strukturversagen des Bauteils zum Ausfall führt. Aus diesem Grund wurde im weiteren Verlauf der Arbeit eine nichtlineare Beulanalyse durchgeführt und zusätzlich verschiedene Arten der numerischen Schädigungsmodellierung untersucht.
Forschungsgebiete •• Schädigungsmodellierung in Faserverbundwerkstoffen •• Effects of Defects in Faserverbundwerkstoffen •• Hochschulausbildung „Faserverbund”
PROF. DR. ANDRÉ BAETEN Hochschule Augsburg Fakultät für Maschinenbau und Verfahrenstechnik Tel. +49 821 5586-3176 andre.baeten@ hs-augsburg.de Forschungsgebiete •• Design und Auslegung von Hochleistungs-Faserverbund strukturen •• Fluid-Struktur Interaktion mit Fokus auf dynamische Flüssigkeitsinteraktion •• Flugkörperdynamik in der Luft- und Raumfahrt
gP FORSCHUNG 2015 | INGENIEURWISSENSCHAFTEN
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