Methodische Entwicklung und Validierung des gewichtsoptimierten Auslaufdesigns von Versteifungen für zukünftige Verbundflügel
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Kurzer Bericht
DOVER hat sich zum Ziel gesetzt, ein Tool und eine Methodik zur Designoptimierung zu entwickeln, die das Design von innovativ gestalteten und gewichtsoptimierten Konfigurationen aus versteiften Verbundplatten unterstützen und alle Bereiche und Konfigurationsparameter wie Geometrien, Stapelsequenzen oder Anti-Peeling-Nieten verbessern können. Die Präzision und Zuverlässigkeit der resultierenden Methodik wurden durch experimentelle Tests validiert.
Der Lösungsvorschlag von DOVER bestand in der Erstellung und Validierung eines Designtools und einer Designmethodik, die die Optimierung der strukturell versteiften Verbundplatten der Flügel ermöglichen. Das entwickelte Tool bietet eine Umgebung für die Untersuchung innovativer Leichtbaukonstruktionen, einschließlich der Geometrie der Verstärkung, der Dicke und Anordnung der verschiedenen Komponenten, der Form der Verjüngung oder der Konfiguration der Anti-Peeling-Nieten. Mit diesem Tool kann der Konstrukteur das Versagen jeder Auslaufkonfiguration der Versteifungen vorhersagen und eine globale Optimierung des Paneels mit erheblicher Zeitersparnis erzielen, da keine komplexen numerischen Modelle zur Vorhersage des Verhaltens erforderlich sind Es ist nicht notwendig, teure Testkampagnen durchzuführen.
Um diese Lösung zu erreichen, wurde DOVER in verschiedene Phasen strukturiert, die ein Höchstmaß an Qualität, Präzision und Zuverlässigkeit gewährleisten. Durch eine anfängliche experimentelle Untersuchung des Verhaltens der versteiften Platte wird eine experimentelle Grundlage geschaffen, die zur Entwicklung eines Modells und zur Generierung einer Methodik zur Vorhersage des Auftretens von Versagen dient. Diese Methodik wird in die Praxis umgesetzt, indem verschiedene innovative versteifte Plattenkonfigurationen entworfen werden. Die optimierten Lösungen werden ausgewertet und mit den experimentellen Ergebnissen korreliert. Zu diesem Zweck wurden in einem letzten Schritt monoversteifte Platten hergestellt und Spannungen und Verformungen zum Zeitpunkt der fehlgeschlagenen Validierung der Entwicklung ermittelt.
Die zur Erreichung der oben genannten Ziele durchgeführten Arbeiten wurden in vier Hauptaufgaben gegliedert:
Aufgabe 1.- Definition der Testkampagnen, Herstellung von Proben und Durchführung der ersten Testkampagnen, einschließlich Aufprall auf Proben, Zug- und Drucktests, sowohl statisch als auch Ermüdung nach Aufprall, und Durchführung dieser Tests bei Raumtemperatur und kalten Bedingungen und unter feuchten und heißen Bedingungen.
Aufgabe 2.- Vorbereitung von Finite-Elemente-Modellen, Korrelation ihrer Ergebnisse mit den experimentell erhaltenen Ergebnissen für die anschließende Entwicklung einer Methodik und eines Kriteriums, das die Vorhersage des Ausfallbeginns ermöglicht.
Aufgabe 3.- Entwicklung innovativer versteifter Platten durch Optimierungsstrategien in einfachen Finite-Elemente-Modellen unter Verwendung der Projektmethodik.
Aufgabe 4. – Validierung der neuen Designs durch experimentelle Tests an einfach versteiften Proben unter Zug und Druck sowohl bei statischen Belastungen als auch bei Ermüdung nach einem Aufprall.
