Methodikentwicklung und Validierung eines gewichtsoptimierten Auslaufdesigns für Versteifungen zukünftiger Verbundflügel
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Kurzer Überblick
DOVER hat sich zum Ziel gesetzt, ein Werkzeug und eine Methodik zur Designoptimierung zu entwickeln, die die Konstruktion innovativer, gewichtsoptimierter, versteifter Verbundplattenkonfigurationen unterstützen und alle Bereiche und Konfigurationsparameter wie Geometrien, Schichtfolgen und Nieten mit Ablöseschutz verbessern können. Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der resultierenden Methodik wurden durch experimentelle Tests validiert.
DOVERs Lösungsvorschlag besteht in der Entwicklung und Validierung eines Konstruktionswerkzeugs und einer Methodik zur Optimierung von versteiften Strukturverbundplatten für Tragflächen. Das entwickelte Werkzeug bietet eine Umgebung zur Erforschung innovativer Leichtbaukonstruktionen, einschließlich der Geometrie der Verstärkungen, der Dicke und Anordnung verschiedener Komponenten, der Form der Verjüngung und der Konfiguration von Nieten mit Ausreißschutz. Mit diesem Werkzeug kann der Konstrukteur das Versagen beliebiger Versteifungskonfigurationen vorhersagen und eine Gesamtoptimierung der Platte erreichen. Dies spart erheblich Zeit, da keine komplexen numerischen Modelle zur Verhaltensvorhersage benötigt werden, und Kosten, da teure Testreihen entfallen.
Um diese Lösung zu erreichen, hat DOVER den Prozess in verschiedene Phasen unterteilt, um höchste Qualität, Präzision und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Eine erste experimentelle Untersuchung des Verhaltens der versteiften Platte bildet die Grundlage für die Entwicklung eines Modells und einer Methodik zur Vorhersage von Versagensfällen. Diese Methodik wird anschließend durch die Konstruktion verschiedener innovativer Konfigurationen versteifter Platten umgesetzt. Die optimierten Lösungen werden evaluiert und mit den experimentellen Ergebnissen korreliert. Abschließend werden in einer letzten Phase einfach versteifte Platten gefertigt und die Spannungen und Verformungen am Versagenspunkt gemessen, um die Entwicklung zu validieren.
Die zur Erreichung der vorgenannten Ziele durchgeführten Arbeiten wurden in vier Hauptaufgaben unterteilt:
Aufgabe 1. - Definition der Testkampagnen, Herstellung der Testproben und Durchführung der ersten Testkampagnen, einschließlich Stoßversuchen an den Testproben, Zug- und Druckversuchen, sowohl statisch als auch ermüdend nach einem Stoß, und Durchführung dieser Versuche bei Umgebungstemperatur, unter kalten Bedingungen sowie unter feuchten und heißen Bedingungen.
Aufgabe 2. - Entwicklung von Finite-Elemente-Modellen und Korrelation ihrer Ergebnisse mit den experimentell gewonnenen Ergebnissen zur anschließenden Entwicklung einer Methodik und eines Kriteriums, das die Vorhersage des Beginns des Versagens ermöglicht.
Aufgabe 3. - Entwicklung innovativer versteifter Paneele durch Optimierungsstrategien in einfachen Finite-Elemente-Modellen unter Verwendung der Projektmethodik.
Aufgabe 4. - Validierung der neuen Konstruktionen durch experimentelle Tests an einfach versteiften Proben unter Zug- und Druckbelastung sowohl mit statischen Lasten als auch unter Ermüdung nach einem Aufprall.
