Korrelation und Bewertung eines FE-Modells zum virtuellen Testen des Crashverhaltens von Aluminium-Honigwaben-Sandwichstrukturen innerhalb des Marslander-Projekts

Abstract

Die Finite-Elemente-Methode ist ein essentieller Bestandteil zur Vorhersage des Materialverhaltens unter diversen Beanspruchungen. Zur Verifizierung des virtuellen Materialverhaltens müssen deshalb die Modelle auf ihre Genauigkeit untersucht werden. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem virtuellen Verhalten einer Sandwichstruktur, welche auf der Grundlage experimenteller Daten modelliert wird. Sie besteht aus einem Aluminium-Honigwabenkern und aus Deckschichten mit einem Verbundmaterial aus Kevlarfasern. Die Simulationen finden auf Komponentenebene statt, sodass den einzelnen Bestandteilen der Sandwichstruktur diverse Belastungen wie Zug- Druck- und Schubbeanspruchungen auferlegt werden. Darüber hinaus werden bezüglich des Kernmaterials mehrere lokale Impactszenarien in die Simulationen einbezogen. Zur Verbesserung des Simulationsverhaltens der Strukturkomponenten werden verschiedene Einstellungen am Modell vorgenommen. Dies umfasst unter anderem das Kontaktverhalten, die Elementeigenschaften und die Überwachung von Nullenergiemoden. Im Ergebnis ist ein stabiles Elementverhalten der Honigwabenstruktur zu erkennen, welches erfolgreich an das reelle Materialverhalten angenähert ist. Anschließend wird eine weitere Annäherung an das reelle Materialverhalten anhand des Deckschichtmaterials mit dem Materialmodell #58 erreicht. Zum Schluss wird die Klebschicht, die die beiden Strukturkomponenten miteinander verbindet, in dieser Arbeit ansatzweise untersucht.